當(dāng)遇到困難時(shí)，去親近大自然吧！ 神奇的自然界總會(huì)給你新的啟發(fā)。聯(lián)邦洛桑理工學(xué)院（Ecole Polytechnique Federale de Lausanne，EPFL）生物有機(jī)化學(xué)和分子成像實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家Elena Goun受螢火蟲發(fā)光的啟發(fā)，發(fā)明了一種新的成像技術(shù)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)量化糖代謝，能夠幫助了解腫瘤代謝的最新情況和開發(fā)有效的癌癥治療方法。該研究結(jié)果發(fā)表在《Nature Methods》雜志上。
Goun 表示：“我們想開發(fā)一種工具來(lái)實(shí)現(xiàn)更有效的癌癥治療。新的成像技術(shù)讓我們能夠?qū)崟r(shí)量化糖的代謝量，提供腫瘤代謝相關(guān)的有價(jià)值信息，以及分析可能剝奪腫瘤主要能量來(lái)源的藥物類型。”
螢火蟲的啟發(fā)
Goun和她的團(tuán)隊(duì)從螢火蟲發(fā)光的方式中找到了靈感，將其與“點(diǎn)擊化學(xué)”結(jié)合起來(lái)。“點(diǎn)擊化學(xué)”是化學(xué)生物學(xué)的一個(gè)分支。在“點(diǎn)擊化學(xué)”中，生物相容的分子被設(shè)計(jì)“點(diǎn)擊”在一起，在復(fù)雜的生物體環(huán)境中可以直接發(fā)生特定的反應(yīng)。
由于癌癥代謝率較高，因此需要消耗大量的糖。糖的代謝是癌癥生長(zhǎng)和轉(zhuǎn)移很重要的燃料，但由于缺乏具體可操作的工具，人們對(duì)這一過(guò)程知之甚少。
Goun計(jì)劃設(shè)計(jì)兩種點(diǎn)擊分子，一種是糖分子，另一種是“籠狀”熒光素分子。這種發(fā)光化合物在螢火蟲體內(nèi)很常見(jiàn)。一旦被標(biāo)記的糖分子被腫瘤吃掉，它就會(huì)通過(guò)“點(diǎn)擊”反應(yīng)與這種“籠狀”熒光素發(fā)生相互作用，產(chǎn)生與進(jìn)入細(xì)胞的糖量成比例的生物熒光。
她將螢火蟲成像技術(shù)命名為BiGluc，即“生物發(fā)光葡萄糖”的縮寫。
“吃”多少糖，發(fā)多少光
以一只帶有熒光素酶標(biāo)記腫瘤的老鼠為例。表達(dá)熒光素酶的腫瘤是通過(guò)從患者體內(nèi)取出癌性腫瘤樣品制成的。研究人員用熒光素酶（一種產(chǎn)生生物發(fā)光的氧化酶）對(duì)腫瘤細(xì)胞進(jìn)行化學(xué)標(biāo)記。讓這些標(biāo)記過(guò)的細(xì)胞在小鼠中生長(zhǎng)，以了解癌癥的基本情況，從而進(jìn)行有效的癌癥治療。
接下來(lái)，在小鼠中注射第一種化合物，這種化合物在血液中不易分解。二十四小時(shí)后，注入第二種化合物，該化合物僅在特定的條件下才能與第一種化合物反應(yīng)。
兩種化合物之間的反應(yīng)產(chǎn)生生物發(fā)光， 但只發(fā)生在表達(dá)熒光素酶的腫瘤代謝糖的地方。將CCD相機(jī)傳感器指向身體，就可以獲得腫瘤代謝水平的快照。產(chǎn)生的生物發(fā)光與代謝糖的量成正比。
BiGluc成像助力癌癥治療
BiGluc可用于了解不同腫瘤的代謝需求，為產(chǎn)生新的、有效的治療開辟道路。這種新的光探針不具有**， 可以在活體上工作，只需兩針注射和一個(gè)攝像頭就能夠獲知腫瘤的最新糖代謝情況。
Goun說(shuō)：“我們的新型光學(xué)成像技術(shù)具有很高的臨床適用性。它是非**的，高度敏感并且可量化。值得注意的是，這些試劑多年來(lái)都是穩(wěn)定的，發(fā)光可以被觀察好幾個(gè)小時(shí)。”
由于BiGluc的廣泛性， 它還可以從癌癥擴(kuò)展到許多其它病理學(xué)上具有功能障礙的重要細(xì)胞。 因此， BiGluc 能在檢測(cè)一些疾病中的代謝變化起著關(guān)鍵作用，如糖尿病、神經(jīng)退行性疾病、非酒精性脂肪性肝炎等。
令人興奮的是，Goun團(tuán)隊(duì)已經(jīng)為開發(fā)超敏感成像平臺(tái)打下了基礎(chǔ)。該平臺(tái)可以量化許多重要代謝物的攝取，這些代謝物在多種人類疾病中發(fā)揮著核心作用?；蛟S在不久的將來(lái)，很多癌癥將會(huì)得到更加有效的治療。
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