单细胞成像葡萄糖摄取活性

 

葡萄糖被消耗作为能源是几乎所有的生命形式，从细菌到人类。葡萄糖被细胞摄取密切反映了他们的精力充沛的需求，并正在成为许多病理情况下，如肥胖，糖尿病和癌症监管不力。为了形象化这个重要的过程中，几项著名的技术已经开发，在过去的几十年。放射性氟-18标记的葡萄糖FDG被广泛应用于临床癌症诊断以找到使用正电子发射断层扫描（PET）的代谢人体热点。磁共振成像（MRI）最近证实在小鼠肿瘤葡萄糖成像。虽然这两种方法发现在临床应用中大量使用，它们不具有足够的空间分辨率，以向下形象化葡萄糖摄取到单个细胞。

 

细胞水平图像葡萄糖摄取活性，用荧光染料标记的葡萄糖类似物已经被开发。不幸的是，荧光标记葡萄糖上改变其化学性质。此外，荧光染料总是比葡萄糖本身更大。因此，大多数的荧光葡萄糖类似物具有不希望的细胞组织相互作用，这将偏压真的葡萄糖分布。

 

为了克服这些问题，Min和他的团队开发了一种新的方式是根据受激拉曼散射（SRS）的成像来可视化内单个细胞的葡萄糖摄取的活性，并证明其使用在活的癌细胞，肿瘤异种移植物组织中，原代神经元和小鼠脑组织。SRS耦合与炔标签已经被先前由同一组报道成像小生物分子的总体战略。具体地讲，葡萄糖标记有小炔标签（即，碳 - 碳三键），以产生在用其它无声区强烈特征拉曼散射信号，其可以被拾起的SRS显微镜具有高灵敏度和特异性，以产生一个定量浓度地图在三个方面。

 

这种技术能够区分癌细胞系具有不同的代谢活动和揭示异构摄取模式中的神经元，小鼠脑组织，并具有明确的细胞至细胞的变化肿瘤组织。肿瘤增殖区域和坏死区域之间的边界可清晰地显示下降到单细胞在葡萄糖摄取活性形成鲜明的对比。

 

“通过提供的亚细胞分辨率明显的优势，避免荧光染料的不良影响，我们相信我们的技术可以在临床PET显像FDG补充用于可视化的葡萄糖摄取活性"。目前，团队正在努力将这种技术用于小鼠成像葡萄糖摄取动态。“我们希望我们的新方法将成为一个有吸引力的工具来研究生物系统与亚细胞分辨率的能源需求”，“特别是在大脑和恶性肿瘤是能源高需求。”