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研究人員開發(fā)了一種新的熒光標記，可以更清楚地了解癌細胞中 DNA 結構是如何被破壞的。  這些發(fā)現(xiàn)可以改善患者的癌癥診斷和未來癌癥風險的分類。 最近改研究發(fā)表在《Science Advances》上，發(fā)現(xiàn) DNA 結合染料在處理過的臨床組織樣本中表現(xiàn)良好，并通過超分辨率熒光顯微鏡生成高質量圖像。

在細胞核內，DNA 鏈像繩子上的珠子一樣纏繞在蛋白質周圍。  病理學家通常使用傳統(tǒng)的光學顯微鏡來觀察這種 DNA-蛋白質復合物或染色質的破壞，作為癌癥或癌前病變的標志物。

“雖然我們知道在癌癥發(fā)展過程中染色質在分子尺度上發(fā)生了變化，但我們無法清楚地看到這些變化是什么。這困擾了我十多年，”劉洋說，他也是該組織的成員。 UPMC 希爾曼癌癥中心。  “為了改善癌癥診斷，我們需要以更高的分辨率可視化核結構的工具?！?

2014 年，獲得諾貝爾獎的超分辨率熒光顯微鏡發(fā)明是劉的愿景實現(xiàn)的重要一步。   一個感興趣的分子被一種特殊的熒光染料標記，這種熒光染料像閃爍的星星一樣閃爍。   與使用不斷發(fā)光的標簽的傳統(tǒng)熒光顯微鏡不同，這種方法涉及在每個時刻僅打開一部分標簽。  當多幅圖像疊加時，可以重構出完整的畫面， 比以前更高的分辨率。

直到現(xiàn)在，問題在于熒光染料在 DNA 或處理過的臨床癌癥樣本中效果不佳。  因此，Liu 和她的團隊通過將 DNA 結合分子 Cy5 和一種名為 Hoechst 的熒光染料與超分辨率顯微鏡的理想閃爍特性相結合，制定了一種名為 Hoechst-Cy5 的新標簽。

在證明新標簽比其他染料產生更高分辨率的圖像后，研究人員比較了來自正常、癌前病變和癌變病變的結直腸組織。  在正常細胞中，染色質密集排列，尤其是在細胞核邊緣。  濃縮的 DNA 會發(fā)出明亮的光，因為更高密度的標記會發(fā)出更強的信號，而松散堆積的染色質會產生更暗的信號。

這些圖像顯示，隨著癌癥的進展，染色質變得不那么密集，核邊界處的緊湊結構被嚴重破壞。  雖然這些發(fā)現(xiàn)表明新標簽可以區(qū)分正常組織與癌前病變和癌變病變，但劉說，超分辨率顯微鏡不太可能取代傳統(tǒng)顯微鏡進行此類常規(guī)臨床診斷。   相反，這項技術可以在風險分層中大放異彩。

研究人員說到早期病變可能有非常不同的臨床結果，  有些人患癌癥的速度非?？?，而另一些人則長期處于前兆階段。對癌癥風險進行分層是癌癥預防的主要挑戰(zhàn)。為了了解染色質結構是否能提供有關未來癌癥風險的線索，劉和她的團隊評估了林奇綜合征患者，這是一種可遺傳的疾病，會增加包括結腸癌在內的幾種癌癥類型的風險。  他們觀察了沒有林奇綜合征的健康人和有或沒有個人癌癥病史的林奇患者的非癌性結直腸組織。

差異是驚人的。  在之前患有結腸癌的 Lynch 患者中，染色質的凝聚程度遠低于健康樣本，這表明染色質破壞可能是癌癥發(fā)展的早期跡象。  即使在病理學家看來完全正常的組織中。

對于沒有個人癌癥病史的 Lynch 患者，一些人會繼續(xù)患上癌癥，而另一些人則不會。

劉洋博士稱“我們在這個群體中看到了更大的分布，這非常有趣，“有些患者類似于健康對照組，有些患者更接近之前患有癌癥的 Lynch 患者。我們認為染色質更開放的患者更有可能患上癌癥。我們需要隨著時間的推移跟蹤這些患者以衡量結果，但是我們對正常細胞中的染色質破壞可能預測癌癥風險感到非常興奮?！?

在未來的工作中，劉洋和她的團隊有興趣檢查 Lynch 患者子宮內膜組織中的染色質結構，這些患者患子宮內膜癌的風險也較高。