在腫瘤內：紫色細菌可視化『大食客』

通過示意圖（第一行），顯微鏡（第二行）和MSOT分析（底部）可視化位於巨噬細胞外（藍色）和內部（紅色）的紫色細菌的光聲信號的變化。MSOT光譜的變化（第三行）可用於區分位於巨噬細胞內外的Rhodobacter細胞，從而區分巨噬細胞的定位和活性。

圖片來源：信用?HelmholtzZentrumMünchen

癌症對醫生來說是一個持續的挑戰，特別是在疾病的診斷和治療方面。除其他外，這是由於腫瘤異質性。來自Helmholtz Zentrum Muenchen，Juelich研究中心，慕尼黑工業大學和Heinrich Heine大學杜塞爾多夫的科學家團隊現在已經證明，Rhodobacter屬的無害紫色細菌能夠可視化腫瘤中這種異質性的各個方面。在光聲成像的幫助下，研究人員利用這些微生物來觀察免疫系統的細胞，即所謂的巨噬細胞*（希臘語為「大食者」），它們也在腫瘤發展中發揮作用。他們的研究成果現已發表在Nature Communications上。

許多癌症形成實體瘤。在內部，這種腫瘤揭示了細胞和分子水平的主要差異。其中一個涉及巨噬細胞的定位和活性。雖然這些細胞對於健康的免疫系統至關重要，但它們在腫瘤發展中也起著關鍵作用。在光合細菌的幫助下，現在已經開發出新的光聲學技術，其指示這種巨噬細胞存在和活躍的位置。

「我們能夠證明，對人類無害的Rhodobacter ** 屬細菌適合作為巨噬細胞存在和活動的間接標記，」該研究所細胞工程小組負責人Andre C. Stiel博士說。生物和醫學影像（IBMI），HelmholtzZentrumMünchen。Rhodobacter細菌產生大量的光合色素細菌葉綠素a。這種色素使研究人員能夠通過多光譜光聲層析成像（MSOT）***檢測腫瘤中的細菌。

這個原理是如何運作的？巨噬細胞吞噬細菌作為其天然清除活性的一部分，其被稱為吞噬作用。這改變了細菌的周圍環境，它們對電磁輻射的吸收，並且因此也改變了光聲信號。因此，Rhodobacter細菌就像科學家的感測器一樣，為他們提供有關巨噬細胞存在和活動的信息。

「在進一步的步驟中，這些細菌將為非侵入性技術提供新方法，從而為創新的診斷和治療程序開闢全新的可能性，」杜塞爾多夫海因里希海涅大學細菌光生物技術組負責人Thomas Drepper博士補充道。將來，細菌可能能夠揭示腫瘤的位置並且還能夠檢測到增加的巨噬細胞活性。根據它們的定位，巨噬細胞可以提供關於不受歡迎的炎症或對免疫療法的期望反應的信息，並且最終可以用於改善治療策略。

注意：

*如今所知，腫瘤具有特定的微環境。腫瘤微環境的一個組成部分是腫瘤相關的巨噬細胞。這些清道夫細胞是我們免疫系統的一部分，但在癌症疾病的情況下，它們會參與腫瘤組織的不必要的炎症 - 這一過程會導致疾病的進一步發展。

** Rhodobacter在世界範圍內發生在停滯不前的流動水中。細菌產生不同的色素以進行光合作用。這些包括細菌葉綠素a，適用於MSOT檢查以定位實體瘤。Rhodobacter細胞不會引起人類感染。

***在MSOT掃描期間，光最初轉換為聲音，然後轉換為視覺信息。最初，弱的脈動激光束指向身體。當光束遇到分子和細胞時，它們最小程度地加熱並以最小的振動響應，這又產生聲學信號。然後由感測器拾取這些並轉換成圖像。單個細胞和分子對激光的反應方式取決於它們的光學性質 - 在這種情況下，例如，細菌色素的性質。

（來源：HelmholtzZentrumMünchen - 德國環境健康研究中心）

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