细胞中的代谢和结构变化通过其固有的荧光来检测，该特性可以通过非侵入性的方式测量而无需使用造影剂。

健康和癌前宫颈上皮组织切片

切除的健康和癌前宫颈上皮组织的光学荧光扫描。在这些图像中，辅酶的氧化还原比反映了细胞的新陈代谢，并表现出独特的色调，色调随深度而变化(大多数表面区域)

MEDFORD / SOMERVILLE和马萨诸塞州波士顿(2020年5月19日)—塔夫茨大学工程学院及其医学院的研究人员团队和塔夫茨医学中心的医生已经开发出一种利用荧光方法检测癌前代谢和代谢的方法。子宫颈上皮细胞的物理变化。研究人员称，这种新的成像方法为无创，早期床旁诊断打开了大门。如今天在《细胞报告医学》中所述，该方法可以可视化单个细胞内以及表面附近上皮组织不同深度处的代谢和结构变化，同时还能够以完全无损的方式扫描表面。组合的信息可对组织中的代谢状态进行高度准确的评估，这通常是向癌症转变的最初变化。

该团队开发的成像方法着眼于细胞的内在荧光，因此它不需要造影剂或放射性示踪剂，并且可以使用光学显微镜进行观察，该光学显微镜将光照射到所检查的区域，并在不同区域寻找荧光“辉光”波长。与活检不同，它不需要痛苦的外科手术切口，并且与用于检测癌症的代谢特征的PET成像不同，荧光成像方法可为表面组织提供更高的分辨率，不需要静脉注射造影剂，并且理论上可以在床边使用作为常规监测方案的一部分。

早期检测是成功治疗和预防包括皮肤癌和宫颈癌在内的上皮癌的最关键因素。就像高风险的个人可以通过定期拜访皮肤科医生以检查癌前病变来降低罹患皮肤癌的风险一样，从理论上讲宫颈癌也可以从类似的策略中受益。但是，诊断标准-阴道镜检查后再加上醋酸，并选择出现最差的活检部位-价格昂贵，通常需要进行多次活检才能获得足够的检测灵敏度，并且可能使患者感到不舒服甚至痛苦。先前的研究表明，该过程的不便和不便使许多妇女无法及时监测自己的病情。

“尽管需要做更多的工作才能使该方法从实验室过渡到患者床边，但该技术使我们能够收集有关早期细胞状态的信息，这要比当前的诊断方法所能提供的更多，从而为方便的操作增加了准确性和精确度，”该研究的通讯作者，塔夫茨工程学院生物医学工程教授艾琳•格奥尔格科迪(Irene Georgakoudi)说。

Georgiakoudi补充说，尽管代谢转变是癌症发展的早期标志，但当前没有早期检测方法可以检查代谢状态。

该方法基于两种重要辅酶的荧光-当被激光束激发时，它们与酶协同工作的生物分子。辅酶烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)参与每个细胞的大量代谢途径。例如，确定他们如何消耗葡萄糖或氧气，或者在葡萄糖或氧气短缺时如何找到替代能源。检查这些辅酶的比例，测量其荧光信号的强度以及线粒体(细胞产生能量的“电池”)的排列方式，可以帮助揭示细胞是否正在发生变化，从而导致细胞凋亡。癌变。

“仅观察细胞的代谢读数是有用的，但增加了三维，观察子宫颈上皮细胞在不同深度如何改变其代谢和结构，显着增强了我们在疾病出现时准确识别疾病的能力，塔夫茨大学工程学院研究员，贝丝以色列女执事医学院和哈佛医学院病理学住院医师，该研究的主要作者迪米特拉·波利(Dimitra Pouli)说。“我们将所有这些定量参数都放入了自动诊断算法中，这使使用该方法解释结果的医生或技术人员更加方便。”

据估计，仅在美国每年筛查和治疗宫颈癌的费用至少为80亿美元(根据2012年CDC的一项研究)。非侵入性成像方法的可用性不仅有可能提高检测早期癌症甚至癌前病变的准确性，而且还可以将对疾病的监测转变为高风险患者的常规且成本明显降低的过程。

这项研究得到了美国癌症协会(RSG-09-174-01-CCE)，亚历山大·奥纳西斯公益基金会，国立卫生研究院国家癌症研究所(R03 CA235053)和塔夫茨大学(塔夫茨大学合作种子)的支持。拨款计划)。内容仅由作者承担，并不一定代表美国国立卫生研究院的正式观点。