研究人員開發(fā)了一種新的熒光標記，可以更清楚地了解癌細胞中 DNA 結構是如何被破壞的。這些發(fā)現(xiàn)可以改善患者的癌癥診斷和未來癌癥風險的分類。該研究今天發(fā)表在《科學進展》上，發(fā)現(xiàn) DNA 結合染料在處理過的臨床組織樣本中表現(xiàn)良好，并通過超分辨率熒光顯微鏡生成高質量圖像。
“我的實驗室專注于開發(fā)顯微技術來可視化不可見的事物，”資深作者、匹茲堡大學醫(yī)學和生物工程副教授 Yang Liu 博士說。
在細胞核內，DNA 鏈像繩子上的珠子一樣纏繞在蛋白質周圍。病理學家通常使用傳統(tǒng)的光學顯微鏡來觀察這種 DNA-蛋白質復合物或染色質的破壞，作為癌癥或癌前病變的標志物。
“盡管我們知道在癌癥發(fā)展過程中染色質在分子尺度上發(fā)生了變化，但我們無法清楚地看到這些變化是什么。這困擾了我 10 多年，”同時也是UPMC 希爾曼癌癥中心成員的劉說。“為了改善癌癥診斷，我們需要以更高的分辨率可視化核結構的工具。”
2014 年，獲得諾貝爾獎的超分辨率熒光顯微鏡發(fā)明是劉的愿景實現(xiàn)的重要一步。一個感興趣的分子被一種特殊的熒光染料標記，這種熒光染料像閃爍的星星一樣閃爍。與使用不斷發(fā)光的標簽的傳統(tǒng)熒光顯微鏡不同，這種方法涉及在每個時刻僅打開一部分標簽。當多個圖像重疊時，可以重建完整的圖像——分辨率比以前高得多。
直到現(xiàn)在，問題在于熒光染料在 DNA 或處理過的臨床癌癥樣本中效果不佳。因此，Liu 和她的團隊通過將 DNA 結合分子 Cy5 和一種名為 Hoechst 的熒光染料與超分辨率顯微鏡的理想閃爍特性相結合，制定了一種名為 Hoechst-Cy5 的新標簽。
在證明新標簽比其他染料產生更高分辨率的圖像后，研究人員比較了來自正常、癌前病變和癌變病變的結直腸組織。在正常細胞中，染色質密集排列，尤其是在細胞核邊緣。濃縮的 DNA 會發(fā)出明亮的光，因為更高密度的標記會發(fā)出更強的信號，而松散堆積的染色質會產生更暗的信號。
這些圖像顯示，隨著癌癥的進展，染色質變得不那么密集，核邊界處的緊湊結構被嚴重破壞。雖然這些發(fā)現(xiàn)表明新標簽可以區(qū)分正常組織與癌前病變和癌變病變，但劉說，超分辨率顯微鏡不太可能取代傳統(tǒng)顯微鏡進行此類常規(guī)臨床診斷。相反，這項技術可以在風險分層中大放異彩。
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