近日，匹兹堡大学研究人员开发了一种新的荧光标记，可以更清楚地了解癌细胞中DNA结构是如何被破坏的，从而可以改善患者的癌症诊断。
该研究被发表在《Science Advances》上。
研究人员写道：“以分子级分辨率成像染色质组织仍然是基础研究和转化研究的一项重要工作。随机光学重建显微镜 (STORM) 是一种强大的超分辨率成像技术，可将纳米级分子组织可视化，分辨率低至约 20 至 30 nm。尽管在细胞和模型系统中成L染色质组织方面取得了实质性进展，但其在评估病理组织方面的常规应用仍然有限。”
“我的实验室专注于开发显微技术来将不可见的事物可视化，”资深作者、匹兹堡大学医学和生物工程副教授Yang Liu博士说。”我们是第一批探索超分辨率显微镜在临床领域的能力的团队之一。以前，我们提高了其分析临床癌症样本的通量和稳定性。现在，我们有一种易于使用的DNA染料，它解决了将这项技术应用于患者护理的另一个大问题。”
在细胞核内，DNA链像绳子上的珠子一样缠绕在蛋白质周围。病理学家通常使用传统的光学显微镜来观察这种DNA蛋白质复合物或染色质的破坏，并作为癌症或癌前病变的标志物。
“尽管我们知道在癌症发展过程中染色质在分子尺度上发生了变化，但我们无法清楚地看到这些变化是什么，这困扰了我 10 多年，”Liu说。“为了改善癌症诊断，我们需要以更高的分辨率可视化核结构的工具。”
Liu和她的团队制定了一种名为Hoechst-Cy5的新标记
，以解决荧光染料在DNA 或处理过的临床癌症样本中效果不佳的问题。
在显示新标记比其他染料产生更高分辨率的图像后，研究人员比较了来自正常、癌前病变和癌性病变的结直肠组织。
图像显示，随着癌症的进展，染色质变得不那么密集，核边界处的紧凑结构被严重破坏
。虽然这些发现表明新标记可以区分正常组织与癌前病变和癌变病变，但Liu说，超分辨率显微镜不太可能取代传统显微镜进行此类常规临床诊断。相反，这项技术可以在风险分层中大放异彩。
为了了解染色质结构是否能提供有关未来癌症风险的线索，Liu和她的团队评估了林奇综合征患者，林奇综合征是一种可遗传的疾病，会增加包括结肠癌在内的几种癌症类型的风险。他们观察了没有林奇综合征的健康人和有或没有个人癌症病史的林奇综合征患者的非癌性结直肠组织。
“我们在这个群体中看到了更大的分布，这非常有趣，”Liu说。“有些患者与健康对照者相似，有些患者更接近之前患有癌症的林奇综合征患者。我们认为染色质更开放的患者更容易患上癌症。我们需要随着时间的推移跟踪这些患者以衡量结果，正常细胞中的染色质破坏可能预测癌症风险。”
在未来的工作中，Liu和她的团队打算检查林奇综合征患者子宫内膜组织中的染色质结构，因为这些患者患子宫内膜癌的风险也较高。
研究人员最近还获得了资金支持，用于研究吸烟者的痰液样本，以便早期发现肺癌。
“我们展示了超分辨率染色质成像在提供恶性转化中核结构的新生物学见解以及使用纳米级染色质结构对患癌症风险较高的患者进行风险分层方面的潜力。
这种方法为探索超分辨染色质结构对各种疾病的生物学和临床意义开辟了新的机会
。”研究人员总结道。
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