Om de beste behandeling voor een patiënt met kanker te bedenken, moeten artsen iets weten over de kenmerken van de kanker waaraan de patiënt lijdt. Maar een van de grootste problemen bij de behandeling van kanker is dat kankercellen niet allemaal hetzelfde zijn. Zelfs binnen dezelfde tumor, kankercellen kunnen verschillen in hun genetica, gedrag, en gevoeligheid voor chemotherapie medicijnen.

Kankercellen zijn over het algemeen veel metabolisch actiever dan gezonde cellen, en sommige inzichten in het gedrag van een kankercel kunnen worden verkregen door de metabolische activiteit ervan te analyseren. Maar het verkrijgen van een nauwkeurige beoordeling van deze kenmerken is moeilijk gebleken voor onderzoekers. verschillende methoden, inclusief positie-emissietomografie (of PET) scans, fluorescerende kleurstoffen, en contrasten zijn gebruikt, maar elk heeft nadelen die hun bruikbaarheid beperken.

Lihong Wang van Caltech gelooft dat hij het beter kan doen door het gebruik van foto-akoestische microscopie (PAM), een techniek waarbij laserlicht ultrasone trillingen in een monster induceert. Die trillingen kunnen worden gebruikt om cellen in beeld te brengen, aderen, en weefsels.

Wang, Bren Hoogleraar Medische Technologie en Elektrotechniek, gebruikt PAM om een ​​bestaande technologie voor het meten van het zuurstofverbruik (OCR) te verbeteren in samenwerking met professor Jun Zou van de Texas A&M University. Die bestaande technologie neemt veel kankercellen en plaatst ze elk in individuele "kubussen" gevuld met bloed. Cellen met een hoger metabolisme zullen meer zuurstof verbruiken en zullen het zuurstofgehalte in het bloed verlagen, een proces dat wordt gecontroleerd door een kleine zuurstofsensor die in elk hokje is geplaatst.

Deze methode, zoals de eerder genoemde, zwakheden heeft. Om een ​​zinvolle steekproefomvang van metabole gegevens voor kankercellen te krijgen, zouden onderzoekers duizenden sensoren in een raster moeten inbedden. Aanvullend, de aanwezigheid van de sensoren in de kubussen kan de stofwisseling van de cellen veranderen, waardoor de verzamelde gegevens onnauwkeurig zijn.

De verbeterde versie van Wang maakt een einde aan de zuurstofsensoren en gebruikt in plaats daarvan PAM om het zuurstofniveau in elke cubby te meten. Hij doet dit met laserlicht dat is afgestemd op een golflengte die de hemoglobine in het bloed absorbeert en omzet in trillingsenergie - geluid. Als een hemoglobinemolecuul zuurstofrijk wordt, het vermogen om licht op die golflengte te absorberen verandert. Dus, Wang kan bepalen hoe zuurstofrijk een bloedmonster is door te "luisteren" naar het geluid dat het maakt wanneer het wordt verlicht door de laser. Hij noemt deze eencellige metabolische fotoakoestische microscopie, of SCM-PAM.

In een nieuwe krant Wang en zijn co-auteurs laten zien dat SCM-PAM een enorme verbetering vertegenwoordigt in het vermogen om de OCR van kankercellen te beoordelen. Door individuele zuurstofsensoren te gebruiken om OCR te meten, konden onderzoekers elke 15 minuten ongeveer 30 kankercellen analyseren. Wang's SCM-PAM verbetert dat met twee ordes van grootte en stelt onderzoekers in staat om ongeveer 3, 000 cellen in ongeveer 15 minuten.

"We hebben technieken om de doorvoer met ordes van grootte verder te verbeteren, en we hopen dat deze nieuwe technologie artsen binnenkort kan helpen om weloverwogen beslissingen te nemen over de prognose en therapie van kanker, " zegt Wang.

De krant, getiteld, "Labelvrije High-throughput Single-cell foto-akoestische microscopie van intratumorale metabole heterogeniteit, " is online gepubliceerd door Natuur Biomedische Technologie op 1 april