癌癥被謂為眾病之王,如何預防惡性腫瘤的轉移和擴散,一直是臨床醫學界難題。

有沒有一種技術手段,能夠對生物活體進行觀察和追蹤,讓醫生從整體上了解疾病發展的進程,及時調整藥物和基因治療方案,從而改變或阻止疾病發展?

答案是肯定的。

由寧波永新光學股份有限公司牽頭,聯合浙江大學、上海理工大學、復旦大學附屬中山醫院、南京醫科大學等共同進行研究和開發的“高分辨熒光顯微成像儀”正在為解決這一難題而不懈努力,也正因此,該項目獲得了科技部重大科學儀器設備開發重點專項立項。

“‘高分辨熒光顯微成像儀’是以永新公司現有的一代高端倒置熒光顯微成像系統主體為基礎,開發出一個具有光切片成像、熒光標記與共定位、三維空間還原及動態成像、單分子熒光探測、熒光漂白后恢復等的復雜多功能高端熒光顯微成像系統。”公司技術總監、項目負責人毛磊對記者說。

雖然電子顯微鏡、原子力顯微鏡等技術已經實現獲得更高的分辨率,但由于不能對活體實時成像,樣品制備復雜等原因,光學顯微鏡仍然是當前生物醫學、生命科學以及醫學研究等方面的主要觀測設備。

“相比較傳統的顯微成像技術,這種高分辨熒光成像技術不僅可以實現對活體組織微觀結構、各種腫瘤細胞的顯微成像,還為細胞組學、基因組學、蛋白組學、腫瘤學等研究提供了強大的技術支撐,是一項在生命科學領域有著不可替代優勢的技術。”毛磊說。

此外,這種技術還可以在活體動物體內進行顯微成像,通過對同一組實驗對象在不同時間點進行記錄,跟蹤同一觀察目標(標記細胞及基因)的移動及變化,讓研究人員直接快速地檢測各種癌癥模型中腫瘤的生長、轉移以及對藥物的反應,比傳統方法更適合于腫瘤體內生長的定量分析。

值得一提的是,為了提高光學顯微的成像效果,以便從復雜的細胞組織中提取出自己想要的細節,研發團隊還采用了熒光標記的方法,在細胞中加入特殊的熒光標記物,這些標記物在特定的光照下,有的發紅光,有的發綠光,而且每種熒光標記物都具有一定的選擇性,只與細胞中既有的特定分子結合,然后發出熒光。

“熒光成像大大提高了光學顯微成像的對比度,還幫助研發人員分辨細胞中的不同結構。預期項目結題后,3—5年內將可實現累計銷售1億多元,10年內可實現年銷售3—5億元,利稅超億元。該項成果將推動我國高端顯微鏡的‘跨代式’發展。”毛磊說。

相關統計顯示,2016年全球該類產品市場共有30多億美元,中國市場大約在16億元人民幣(約占世界市場8%),年增長率超過30%;而在世界高端顯微鏡市場,我國顯微鏡制造企業占比小于1%,具有很大的市場空間。

“永新已經與三家應用單位共同在遺傳/發育生物學、細胞生物學等熒光免疫方面進行了應用開發,其中NIB900、NE900系列研究級顯微鏡已實現批量生產,并在國內外高校及科研院所銷售超過200臺。下一階段,我們將圍繞切片成像模塊、單分子探測模塊及全內反射模塊以及核心部件如高倍率、大數值孔徑平場復消色差物鏡,熒光濾光片,微分干涉組件等進行深度研發,最終實現預期目標。”毛磊表示。