基于双比值法的漫反射体内流式细胞术，无创检测体内循环肿瘤细胞
2023-07-30 09:39:27 来源：麦姆斯咨询 评论：0 点击：
假如利用荧光剂标记循环肿瘤细胞，按照流式细胞术原理，用激光直接照射人体动脉，任一被标记的细胞将被诱导荧光发射，这种发射与被标记的循环肿瘤细胞的存在和数量直接相关。该操作被称为漫反射体内流式细胞术（Diffuse in vivo Flow Cytometry，DiFC）。
双比值法（Dual-ratio approach）增强了生物系统传感过程中的荧光信号。
利用荧光技术观察人体血液中数量稀少的循环肿瘤细胞（CTC），可以提供一种在癌症发生转移时检测癌症并观察恶性肿瘤细胞在体内移动的方法。
双比值法漫反射体内流式细胞术（DiFC）的应用（来源：塔夫茨大学和东北大学）
流式细胞术（FCM）是一种很有前景的无创检测技术，可以提供有关细胞大小及DNA含量的信息。在流式细胞术中，被荧光标记的细胞通过人体组织的狭窄通道时会被照亮。
假如利用荧光剂标记循环肿瘤细胞，按照流式细胞术原理，用激光直接照射人体动脉，任一被标记的细胞将被诱导荧光发射，这种发射与被标记的循环肿瘤细胞的存在和数量直接相关。该操作被称为漫反射体内流式细胞术（Diffuse in vivo Flow Cytometry，DiFC）。
然而，在实践中，漫反射体内流式细胞术的性能和所能达到的体内测量深度均受到背景噪声的严重影响，尤其是当背景噪声源自于被检查区域中其它细胞和组织的固有自发荧光时。
据麦姆斯咨询报道，近日，美国塔夫茨大学（Tufts University）联合东北大学（Northeastern University）开发了一种新型光学测量方法，旨在抑制漫反射体内流式细胞术中的背景噪声干扰，从而提高人体深层组织区域的信噪比（SNR）。这项研究发表在Journal of Biomedical Optics期刊上。
在激光源-探测器配置下的特定深度（颜色）处流动的荧光目标的预期信噪比迹线（y=0mm）。该结果显示了产生表面加权和均匀分布的自发荧光的不同组织（线型）。
该研究团队采用了双比值法——最初为光谱学技术开发，现在用于漫反射体内流式细胞术，该方法用到两个激光源和两个探测器。尽管直到现在还没有相关研究能够阐述如何更好地将双比值法应用于漫反射体内流式细胞术，但利用双比值法应该可以降低人体动脉中的物质和皮肤表面产生的自发荧光的背景干扰。
无需采集血液样本即可检测癌症标志物
为了优化双比值法，美国塔夫茨大学和东北大学组成的研究团队首先运用蒙特卡罗（Monte-Carlo）分析技术来模拟各种噪声和自发荧光参数，同时配置不同的激光源-探测器。他们用荧光微球代替细胞，使用人造组织模拟流动影像进行了双比值法漫反射体内流式细胞术相关实验。
接着，该研究团队使用优化后的双比值法漫反射体内流式细胞术来测量小鼠皮肤和皮下肌肉的自发荧光，以评估现实场景中噪声随组织类型及深度的不同而发生的变化。该实验证明了自发荧光光源的分布和未被双比值法消除的噪声比例是关键参数。
该研究团队评论道：“实验表明，如果未被双比值法消除的噪音比例低于10%，并且对自发荧光的贡献是表面加权（靠近表面而不是均匀分布在目标体积中），那么双比值法漫反射体内流式细胞术优于标准的漫反射体内流式细胞术。”
“然而，正如在小鼠身上进行的实验所表明的那样，皮肤中的自发荧光通常远高于皮下肌肉，这意味着在大多数情况下，双比值法漫反射体内流式细胞术可能比标准的漫反射体内流式细胞术更具优势。如果自发荧光靠近表面而不是均匀分布在目标体积中，则双比值法漫反射体内流式细胞术的穿透范围明显高于标准的漫反射体内流式细胞术。”
该研究团队期望通过上述原理，助力双比值法漫反射体内流式细胞术成为一种新兴的无创检测血液中的荧光分子的技术，同时帮助医生不提取样本就能快速检测出患者血液中的循环肿瘤细胞。而其它有参考价值的细胞类型和分子也可能最终以相同的方式进行识别。
论文信息：https://doi.org/10.1117/1.JBO.28.7.077001
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