암 조직의 외과적 절제는 암이 건강한 조직으로 퍼질 가능성을 줄이기 위해 사용되는 일반적인 치료법입니다. 그러나 이러한 수술의 효능은 암 조직과 건강한 조직을 구별하는 외과의의 능력에 크게 좌우됩니다.
암 조직과 건강한 조직의 대사 활동은 상당히 다르다는 것이 알려져 있습니다. 암 조직은 종종 낮은 수준의 산소 또는 저산소증과 결합된 혼란스러운 혈류를 보입니다. 암 조직에서 저산소증 영역이 흔한 경우 저산소증을 정확하게 식별하면 수술 중 암 조직과 건강한 조직을 구별하는 데 도움이 될 수 있습니다.
연구원 다트머스의 Thayer 공과대학 그리고 대학 위스콘신 - 매디슨 수술 중 조직의 국소 산소 농도를 실시간으로 영상화하기 위한 형광 프로브의 사용을 조사하고 있습니다. 그들은 그들의 연구 결과를 의생명 광학 저널.
형광 프로브가 빛에 의해 여기되면 바닥 상태로 돌아가 다른 에너지로 빛을 방출합니다. 조명 즉시 프로브는 프롬프트 형광으로 알려진 짧은 광 펄스를 방출합니다. 일부 프로브는 조명 후 일정 시간이 지나면 지연된 형광 신호를 생성할 수도 있습니다.
프롬프트 및 지연 형광 신호 모두 시간이 지남에 따라 감쇠하지만, 지연 형광의 연장된 감쇠와 비교하여 프롬프트 형광 신호는 빠르게 감쇠합니다. 지연된 형광 신호 붕괴를 관찰하고 분석하여 인근 조직의 대사 활동을 더 잘 이해할 수 있습니다.
실시간 산소화 평가
제XNUMX저자 아서 페투소 그리고 동료들은 광학 이미징 시스템을 활용하여 저산소 영역이 존재하는 췌장암 마우스 모델에서 내인성 분자 프로브 protoporphyrin IX(PpIX)에 의해 방출되는 빛을 모니터링했습니다.
연구자들은 PpIX를 토폴로지 연고로 또는 동물의 옆구리에 주입하여 여기 소스로 635nm 변조 레이저 다이오드를 사용하여 형광을 생성했습니다. 그들은 지연 형광과 즉각적인 형광의 비율이 조직의 국소 산소 분압에 반비례한다는 것을 발견했습니다.
지연된 형광 신호의 강도가 약하기 때문에 기술적으로 감지하기가 어렵습니다. 이를 극복하기 위해 연구원들은 작은 시간 창 내에서만 형광 신호를 순차적으로 모니터링할 수 있는 시간 게이팅 이미징 시스템을 활용했습니다. 이를 통해 배경 잡음 감지를 줄이고 지연된 형광 신호의 변화를 정확하게 모니터링할 수 있었습니다.
추가 분석 결과 암성 저산소 세포에서 획득한 지연 형광 신호가 건강하고 산소가 잘 공급된 조직에서 획득한 신호보다 XNUMX배 더 컸습니다. 또한 팀은 지연 형광 신호가 조직 촉진(신체 검사 중 피부에 압력을 가하는 것)에 의해 더 증폭될 수 있음을 발견했으며, 이는 일시적인 저산소증을 강화하고 두 신호 사이의 시간적 대비를 가능하게 합니다.
"대부분의 종양에는 미세 국소 저산소증이 존재하기 때문에 PpIX 지연 형광에서 저산소증 신호를 영상화하면 정상 조직과 종양 사이의 뛰어난 대비가 가능합니다."라고 Petusseau는 말합니다.
다중 모드 분광법으로 뇌종양 감지 생체내에서
연구진은 저산소증이 있는 상태에서 PpIX 형광 프로브의 고유한 방출로 인해 발생하는 지연 형광을 모니터링하면 수술 중 건강한 조직과 암 조직을 구별하는 데 몇 가지 이점이 있다고 결론지었습니다. "빠른 순차적 주기에서 즉시 및 지연 형광을 모두 획득하면 PpIX 농도와 무관한 방식으로 산소 수준을 이미징할 수 있습니다."라고 그들은 말합니다.
“간단한 기술이 필요하고 PpIX의 낮은 독성과 결합된 빠른 프레임 속도 기능은 이 대비 메커니즘을 인간에게 번역할 수 있게 합니다. 그것은 종양 수술 안내를 위한 고유한 조영 기전으로 미래에 쉽게 사용될 수 있습니다.”라고 Petusseau는 주장합니다.
