เทคนิคกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงแบบไม่มีฉลากสามารถตรวจจับลายเซ็นเมตาบอลิซึมและโครงสร้างของมะเร็งในเนื้อเยื่อบุผิวได้แม้กระทั่งก่อนที่มะเร็งจะพัฒนา ทีมงานในสหรัฐอเมริกาและสเปนใช้กล้องจุลทรรศน์เรืองแสงสองโฟตอน (TPEF) เพื่อทำแผนที่การมีอยู่ของโคเอ็นไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการเผาผลาญสองชนิดในตัวอย่างชิ้นเนื้อปากมดลูก พวกเขาพบว่าการกระจายและอัตราส่วนของโคเอ็นไซม์
แตกต่างกันไปตามความลึกในลักษณะที่จะแยกแยะ
การเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยาที่เกี่ยวข้องกับรอยโรคก่อนมะเร็ง นักวิจัยกล่าวว่าในที่สุดวิธีการนี้อาจรวมเข้ากับการตรวจคัดกรองเป็นประจำเพื่อระบุมะเร็งตั้งแต่เนิ่นๆ เมื่อการรักษามีประสิทธิภาพมากที่สุด
เมื่อมะเร็งเติบโตถึงจุดที่สามารถวินิจฉัยได้จากอาการที่เป็นสาเหตุ อาจสายเกินไปสำหรับการรักษาที่ประสบความสำเร็จ ดีกว่ามากคือการจับมะเร็งก่อนที่จะพัฒนา แต่นั่นหมายถึงการสังเกตการเปลี่ยนแปลงทางชีวเคมีที่ละเอียดอ่อนซึ่งบ่งชี้ว่าการเผาผลาญของเซลล์ได้เพิ่มขึ้นพร้อมสำหรับการแพร่กระจาย
แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะวัดการเปลี่ยนแปลงเหล่านี้โดยไม่รุกราน แต่เทคนิคในปัจจุบัน เช่น เวชศาสตร์นิวเคลียร์หรือ MRI จำเป็นต้องมีเครื่องมือสร้างภาพโดยเฉพาะและการฉีดสารติดตาม ทางเลือกอื่นคือการตัดชิ้นเนื้อเพื่อการวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการ แต่โดยทั่วไปแล้วสถานที่เก็บตัวอย่างเนื้อเยื่อยังคงถูกเลือกโดยใช้วิธีการมองเห็นที่มีความจำเพาะต่ำและความไวต่ำกว่าที่เหมาะสม และขั้นตอนดังกล่าวอาจทำให้เกิดความเจ็บปวดและผลข้างเคียงอื่นๆ
การเขียนในCell Reports Medicine , Irene Georgakoudiและเพื่อนร่วมงานที่Tufts UniversityและTufts Medical Centerในสหรัฐอเมริกา และUniversity of Málagaในสเปน แสดงให้เห็นว่า TPEF สามารถวัดค่าบ่งชี้ทางชีวเคมีของมะเร็งในระยะก่อนมะเร็งได้โดยไม่ลุกลามและไม่จำเป็นต้องใช้ตัวติดตามแบบฉีด
ในกล้องจุลทรรศน์เรืองแสงแบบธรรมดา
โมเลกุลจำเพาะจะปล่อยแสงที่มองเห็นได้เมื่อถูกกระตุ้นด้วยโฟตอนความถี่สูง ในกล้องจุลทรรศน์ TPEF โมเลกุลเป้าหมายจะปล่อยออกมาหลังจากดูดซับโฟตอนที่มีพลังงานค่อนข้างต่ำสองโฟตอนซึ่งแต่ละอันไม่สามารถกระตุ้นการเรืองแสงดังกล่าวได้ เทคนิคนี้มีข้อได้เปรียบสำหรับการใช้งานทางสรีรวิทยาเนื่องจากโฟตอนใกล้อินฟราเรด (NIR) สองตัวที่กระตุ้นโมเลกุลจะกระจัดกระจายไปตามเนื้อเยื่อน้อยกว่าแสงความถี่สูง ทำให้สามารถถ่ายภาพเซลล์ใต้ผิวเนื้อเยื่อได้ ความลึกในการโฟกัสลำแสง NIR ยังสามารถเปลี่ยนแปลงได้ ทำให้แผนที่การกระจายฟลูออโรฟอร์มีความละเอียดในเชิงลึก
Georgakoudi และเพื่อนร่วมงานของเธอใช้ประโยชน์จากข้อดีเหล่านี้เพื่อหาปริมาณในตัวอย่างของเยื่อบุผิวปากมดลูกที่มีโมเลกุลสองโมเลกุล: รูปแบบที่ลดลงของ nicotinamide adenine dinucleotide (NAD(P)H) และ flavin adenine dinucleotide (FAD)
“เอ็นไซม์เหล่านี้มีบทบาทสำคัญในหลายเส้นทางที่เกี่ยวข้องกับการผลิตพลังงานและการสังเคราะห์โมเลกุลที่เซลล์ต้องการเพื่อความอยู่รอด” Georgakoudi อธิบาย “ความสมดุลของวิถีทางที่เซลล์ใช้ในการทำสิ่งนี้มักจะเปลี่ยนไปเมื่อมันกลายเป็นมะเร็ง”
ปริมาณสัมพัทธ์ของ FAD และ NAD(P)H จึงเป็นหน้าต่าง
ของการเปลี่ยนแปลงเมตาบอลิซึมที่เกี่ยวข้องกับมะเร็ง แต่ยังให้ภาพว่าเซลล์มีโครงสร้างอย่างไร เนื่องจากโมเลกุลเหล่านี้กระจุกตัวอยู่ในไมโทคอนเดรีย (โครงสร้างย่อยที่พบในไซโตพลาสซึมของเซลล์แต่ไม่พบในนิวเคลียสและเส้นขอบ) การมีอยู่ของพวกมันจึงสามารถนำมาใช้ในการอนุมานอัตราส่วนของไซโตพลาสซึมต่อนิวเคลียร์ – อัตราส่วนของขนาดของเซลล์นิวเคลียสต่อ ขนาดเซลล์โดยรวม – และระดับที่ไมโตคอนเดรียรวมกลุ่มกัน ในเยื่อบุผิวที่แข็งแรง คุณสมบัติทั้งสองนี้มีความแตกต่างกันอย่างมากตามความลึก Georgakoudi กล่าวว่า “นั่นเป็นหนึ่งในเครื่องหมายที่เซลล์กำลังสร้างความแตกต่าง (เจริญเติบโตเต็มที่) ตามที่พวกเขาคาดว่าจะทำตามปกติเมื่อเราย้ายจากชั้นเซลล์ที่ลึกกว่าของเยื่อบุผิวไปยังพื้นผิว
ในทางตรงกันข้าม กระบวนการสร้างความแตกต่างตามปกตินี้จะหยุดชะงัก และเซลล์เยื่อบุผิวไม่แสดงการเปลี่ยนแปลงที่ขึ้นกับความลึกดังกล่าว นักวิจัยพบว่าการขาดความแตกต่างนี้สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องจุลทรรศน์ TPEF นอกจากนี้ พวกเขาพบว่ากระบวนการจำแนกเนื้อเยื่อสามารถทำได้โดยอัตโนมัติโดยการรวมสัณฐานวิทยาของเซลล์และการวัดการจัดองค์กรยลด้วยอัตราส่วน FAD:(FAD+NAD(P)H) ซึ่งแสดงความแปรปรวนน้อยกว่าด้วยความลึกในเนื้อเยื่อมะเร็ง
แม้ว่า Georgakoudi และเพื่อนร่วมงานจะศึกษาเนื้อเยื่อเยื่อบุผิวปากมดลูกโดยเฉพาะ ซึ่งมะเร็งมักเกิดจากสายพันธุ์ของ human papillomavirus โดยเฉพาะ พวกเขากล่าวว่ารูปแบบทางสัณฐานวิทยาและชีวเคมีของเซลล์ที่เหมือนกันควรมีอยู่ในมะเร็งเยื่อบุผิวหลายชนิด อย่างไรก็ตาม ในการใช้เทคนิคในคลินิกนั้น จะต้องมีความก้าวหน้าในการส่งพัลส์พลังงานสูงและการปรับปรุงความเร็วในการรับภาพ
“เรากำลังเริ่มโครงการฤดูร้อนนี้เพื่อพัฒนาเครื่องมือที่จะช่วยให้เราสามารถทดสอบเทคนิคนี้กับมนุษย์ในคลินิกได้ภายในสองปี” Georgakoudi กล่าว “แน่นอนว่าต้องใช้เวลาสองสามปีเป็นอย่างน้อยในการทดสอบเบื้องต้นและการเพิ่มประสิทธิภาพ แต่ก็ไม่ต้องสงสัยเลยว่าความสามารถในการประเมินการเปลี่ยนแปลงเมตาบอลิซึมที่ละเอียดอ่อนในเนื้อเยื่อของมนุษย์ในร่างกายจะช่วยให้เกิดข้อมูลเชิงลึกใหม่เกี่ยวกับกระบวนการพัฒนามะเร็ง ดังนั้น เราสามารถตรวจจับและรักษาได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น”
เมื่อสองปีที่แล้ว ทีมนักวิจัยจากสถาบันเทคโนโลยีแมสซาชูเซตส์ (MIT) ในสหรัฐอเมริกาได้เริ่มต้นธุรกิจ “ทวิสตรอนิกส์” โดยพบว่ากราฟีนชดเชยสองชั้นด้วยมุมเล็กๆ สามารถรองรับสถานะอิเล็กตรอนที่เป็นฉนวนและตัวนำยิ่งยวดได้ แพลตฟอร์มอิเล็กทรอนิกส์แบบใหม่นี้มีชื่อว่ากราฟีน “มุมมายากล” ซึ่งเป็นการประกาศจุดเริ่มต้นของแนวทางใหม่ขั้นพื้นฐานในด้านวิศวกรรมอุปกรณ์ ตอนนี้นักวิจัยนำโดยPablo Jarillo-Herrero อีกครั้งได้ขยายการบิด “เวทย์มนตร์” ไปยังระบบกราฟีนอื่น: กราฟีน bilayer-bilayer บิดเบี้ยวซึ่งทำจากกองซ้อนของแผ่น bilayer ของคาร์บอนหนาอะตอมแทนที่จะเป็น monolayer ระบบนี้ซึ่งปรับแต่งได้โดยใช้สนามไฟฟ้า สามารถใช้เพื่อตรวจสอบปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนกับอิเล็กตรอนที่รุนแรงซึ่งนำไปสู่ปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น การนำยิ่งยวดที่อุณหภูมิสูงและเฟสควอนตัมที่สัมพันธ์กัน
Credit : energipellet.com energyeu.org everythingdi.net exoduswar.net experienceitpublisher.com
