傅里叶变换红外光谱用于胆囊癌细胞及其细胞核结构的基础研究

应用傅里叶变换红外光谱（FTIR）对体外培养胆囊癌细胞、细胞核进行检测,对照胆囊癌组织光谱特征,研究胆囊癌细胞株及细胞核的光谱表现;为红外光谱法诊断胆囊癌奠定细胞学基础。应用美国Nicolet（尼高力）公司5700-Ⅱ型红外光谱仪,组织标本放置于OMNIC采样器表面进行检测,记录红外光谱;体外培养胆囊癌细胞株（GBC-SD）及提取的细胞核涂于欧米采样器表面进行红外检测,记录红外光谱,得到时间轴上体外培养细胞株及细胞核的光谱图;选择特征性光谱与胆囊癌组织光谱进行比对。结果发现胆囊癌细胞株红外光谱特征与相应癌组织光谱特征存在异同。从而可得出结论：将体外培养肿瘤细胞株及提取的肿瘤细胞核,进行FTIR测定是行之有效的细胞红外光谱检测手段,能得到体外培养细胞的红外谱图;胆囊癌组织所表现的红外光谱特征具有胆囊癌细胞本身的红外光谱特征,同时也具有组织自身的复杂特点;FTIR为应用于胆囊癌的定性诊断提供了更加丰富的细胞学基础。     

结直肠癌细胞株及细胞核的傅里叶变换红外光谱研究

运用傅里叶变换红外光谱技术研究了正常组织(30例)和细胞株(SW 620),正常细胞核和癌变细胞核的红外光谱特征,为红外光谱诊断结直肠癌奠定了细胞及亚细胞水平的实验基础。将所得光谱图的峰位及峰强比进行统计分析发现:细胞株(SW 620)和癌变细胞核中谱带(2 925,1 240和1 085cm-1)的峰位均向高波数移动(p<0.05),而谱带1 400cm-1的峰位均向低波数移动(p<0.05);细胞株(SW 620)中峰强比(I1 650/I1 460,I1 400/I1 460,I1 240/I1 460,)较正常组织升高(p<0.05),而I1 740/I1 460则降低(p<0.01)。癌变细胞核中(I1 650/I1 460,I1 400/I1 460,I1 240/I1 460)较正常细胞核亦升高(p<0.05).这些差异可作为区别组织良恶性的指标。     

组织非特异性碱性磷酸酶活力的细胞原位红外检测

以富含组织非特异性碱性磷酸酶(TNAP)的人成骨肉瘤细胞株Saos-2为研究模型,利用β-甘油磷酸(β-GP)作为TNAP的生物底物,以红外(IR)光谱为监测工具,检测Saos-2细胞水解β-GP的反应过程,根据红外谱图特征吸收峰的变化,计算TNAP酶活力值。     

用激光拉曼光谱区分胃癌变细胞与正常细胞

利用激光拉曼光谱对胃癌细胞及正常胃细胞进行了对比检测,对胃癌细胞特征拉曼峰作了初步探讨,发现胃癌患者标本的特征拉曼峰与非胃癌患者标本的光谱有明显的不同.实验发现,浓度为每mL 1.25×105 个胃癌细胞的样品在经过若干天培养后均能够被检测出胃癌细胞的特征拉曼峰,分别位于特定波长583,633,656 nm处.这是几个很少见诸报道的新拉曼光谱峰.不论是特征拉曼峰,还是在胃癌细胞及正常胃细胞的几个共有的拉曼峰674,707,773,799 nm处,拉曼光谱强度都是随血清中癌细胞浓度的增加而增加.激光拉曼光谱分析有可能发展成为一种快速有效的癌细胞检测方法.     

傅里叶变换红外光谱在胃癌淋巴结转移诊断中的应用研究

观察傅里叶变换红外光谱技术无创、原位、快速诊断胃癌淋巴结转移的可行性。联合使用衰减全反射探头及傅里叶变换红外光谱仪测量新鲜离体胃周淋巴结红外光谱,发现每条光谱在吸收波长3 000～1 000 cm-1之间循序出现13条谱带,依据病理检测结果将淋巴结分为转移组及非转移组,比较两组淋巴结红外光谱的峰位和相对峰强等指标结果,最后进行标准统计学分析。36例胃癌患者,共检测淋巴结720枚,其中转移性淋巴结180枚,未转移540枚;与非转移淋巴结相比,转移淋巴结红外光谱有如下特征：(1)与核酸相关的峰强比I_{1 240}/I_{1 460}(p=0.015)和I_{1 080}/I_{1 460}(p=0.034)显著升高,提示转移淋巴结细胞的核酸含量增多;(2)与蛋白相关的I_{1 640}/I_{1 460}(p=0.001)和I_{1 546}/I_{1 460}(p=0.027)峰强比值升高,表明转移淋巴结组织的蛋白质含量明显升高;(3)与脂类相关的I_{2 855}/I_{1 460}和I_{1 740}/I_{1 460}显著降低(p＜0.001),提示癌组织脂类含量相对减少;(4)I_{1 160}/I_{1 460}(p=0.023)显著降低,表明恶性细胞糖类物质的减少。研究结果显示,傅里叶变换红外光谱分析技术有望成为术中原位、在体和快速诊断胃癌淋巴结转移的新方法。     

FTIR应用于经染色处理的妇科肿瘤组织切片的研究

应用FTIR分析经染色处理的妇科肿瘤组织切片及常规红外切片,将二者的红外光谱图与正常组织的红外光谱图对照.结果显示,经染色处理的肿瘤组织的各特征峰与未经染色的肿瘤组织的特征峰大体一致,二者与正常组织的红外光谱相比,都具有明显且有规律的差异,说明FTIR直接对经染色处理的肿瘤组织切片进行红外分析以作为肿瘤诊断的依据是可行...     

基于卷积神经网络与显微高光谱的胃癌组织分类方法研究

为了探究高光谱技术在胃癌组织病理诊断中的应用,将高光谱成像与显微系统结合,采集胃部切片组织的高光谱图像。针对胃癌组织与胃部正常组织在410~910nm波段的光谱特性差异,提出了一种基于卷积神经网络模型的胃癌组织分类方法,对原始光谱进行S-G平滑和一阶导数等预处理,通过分析光谱数据的特点和模型的分类效率,确定了最佳的网络结构及参数。实验结果表明:该模型对胃部癌变和正常组织的分类准确率为96.53%,鉴别胃癌组织的灵敏度和特异性分别达到94.29%和97.14%;相比于浅层学习方法,卷积神经网络模型能够充分提取癌变组织的深层光谱特征,同时能有效避免过拟合现象。将深度学习理论与显微高光谱结合的方法为医学病理研究提供了新思路。     

SIMCA法在中红外癌症检测技术中的应用

人体肿瘤的中红外光谱法早期检测是生物医学领域的前沿课题之一。研究了中红外FTIR光谱技术与化学计量方法 (模式识别技术 )相结合对人体恶性肿瘤进行检测的方法 ,并讨论了如何通过采用光谱预处理方法以及波长范围的选择来提高模式识别技术 (SIMCA法 )分类判别效果。研究了 6 3个胃癌病人的癌变组织和癌旁正常组织光谱 ,选择有代表性的 4 0个样品作为训练集 ,剩余的 2 3个样品作为预测集 ,该方法的准确率为 91%。这一研究结果表明傅里叶变换红外光谱法与化学计量学方法相结合可以对良、恶性组织进行鉴别诊断 ,有希望发展成为一种肿瘤快速诊断的新方法。     

傅里叶变换红外光谱用于胃镜样品的检测

应用傅里叶变换红外光谱 (FTIR)法对 184例不同病理状态的胃镜下活检组织样品进行检测和分析 ,结果表明 ,慢性浅表性胃炎的基本谱图特征包括 :较强的酰胺Ⅱ带 ;14 6 0cm-1处的峰强高于 14 0 0cm-1处的峰强。典型的胃癌组织的谱图特征包括 :较低的酰胺Ⅱ带 ;14 6 0cm-1处的峰强低于 14 0 0cm-1处的峰强 ;130 0cm-1的峰强明显增加。慢性萎缩性胃炎呈现出部分胃癌的光谱特征。这一结果表明 ,应用FTIR可以对胃镜下活检的小块组织进行鉴别诊断。     

徐州西汉陶漆的红外光谱分析

将家兔和胎儿的鞘外无滑膜肌腱段分别放入膝关节腔内进行在体肌腱培养和体外与滑膜细胞联合培养。结果显示；在体培养的肌腱段表面出现了光滑的，具有滑膜组织形态结构的特征，游离于关节腔内，无粘连发生；体外与滑膜细胞联合培养的胎儿肌腱段表面，被滑膜细胞爬行并覆盖。实验表明：无滑膜肌腱在滑液环境中可向有滑膜肌腱转化，并且可以通过体外培养进行滑膜化改造，使之滑膜化。     

宫颈正常与宫颈癌组织傅里叶变换红外光谱的初步研究

利用傅里叶变换红外光谱对宫颈鳞癌(17例)、宫颈腺癌(5例)及宫颈正常组织(13例)进行了分析.结果显示,18个谱带在各类组织中的出现概率都在80%以上,显示其在组织中的特征性;这3类组织红外光谱的相对吸收峰吸光度差异主要表现在1 080,1 238,1 314,1 339,1 397,1 454,1 541,1 647,2 854,2 873,2 926和2 958 cm-1处的比较上.傅里叶变换红外光谱仪可用于区分宫颈鳞癌、腺癌及宫颈正常组织,以该仪器为基础的方法有望成为宫颈癌筛检及临床诊断的新方法.     

阵列相关系数比对法在中药鉴别中的应用研究

中药材红外光谱具有"指纹"性,通过对红外特征吸收谱图的比对可达到区分和鉴别药材的目的.该研究用Visual Basic 6.0设计了中药材红外光谱阵列相关系数比对软件,建立了300多种中药药材的红外光谱数据库,将未知药材的红外光谱与数据库中药材的红外光谱进行比对,它能依11个波段两光谱相关系数的大小自动找到与库中最相似的光谱的药材,从而达到鉴别未知药材的目的.研究结果表明:在光谱数据库所包含的药材范围内,指定阵列相关系数的阈值,抓住特征波段光谱的比对,可避开CO2和H2O等外界因素对谱图的干扰,使比对结果准确可靠.该法有望成为中药材快速鉴别的一种常规手段.     

中红外光纤技术用于腮腺肿瘤诊断的研究

采用傅里叶变换红外光谱法与中红外光导纤维联用技术对１１例肿瘤，７例正常腮腺和１例舍格伦综合症的红外光谱进行了对比研究。结果发现正常腮腺和舍格伦综合症的红外光谱很相似，而与肿瘤的光谱存在着明显差别，同时也观察到良性与恶性肿瘤的光谱在若干波段处也有所不同．     

甲状腺癌的傅里叶变换红外光谱研究

应用傅里叶变换红外光谱仪,测定了17例甲状腺癌和23例良性甲状腺疾病术中新鲜离体组织的红外光谱.通过用统计学方法对比分析,发现甲状腺良恶性组织的傅里叶红外光谱之间存在明显差异,其中恶性肿瘤光谱有以下特征:(1)甲状腺癌组织的酰胺Ⅰ带明显红移(P＜0.01),酰胺Ⅱ带却出现蓝移(P＜0.05),癌组织光谱中I1 640/I1 460和I1 640/I1 550较良性组织明显升高(P＜0.01),说明恶性肿瘤不仅蛋白质结构上发生了变化,蛋白质的量化上也有明显变化;(2)与脂类相关的2 955,2 920,2 870,2 850和1 740 cm-1谱带出现概率明显变低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(3)与核酸相关的1 241 cm-1谱带明显蓝移至(1 238.29±2.87)cm-1,I1 080/I1 460较良性肿物组织有升高(P＜0.05),表明癌组织中磷酸二酯基团中PO2增加,因为在癌细胞分裂增生加快,细胞核内DNA含量增加.研究结果表明,红外光谱有望成为术中快速诊断甲状腺恶性肿瘤的主要方法.     

重离子对人胃癌细胞DNA错配修复基因MSH2 表达的影响

采用高传能线密度(LET) 重离子辐照人胃癌SGC7901 细胞,应用流式细胞技术、蛋白质印迹法(Western blot) 及反转录聚合酶链式反应(RT-PCR) 观察重离子诱导人胃癌SGC7901 细胞周期、凋亡和MSH2 表达状况。结果表明: 与对照组相比,SGC7901 细胞在辐射后72 h G2/M 期所占细胞比率(33.26±0.08) 和凋亡率(24.16±0.64) 均达到峰值,且呈时间依赖性增加;经重离子照射后,DNA错配修复基因MSH2 mRNA 和蛋白表达水平在6 h 最高。结果提示:重离子在体外诱导SGC7901 细胞周期阻滞和凋亡,且具有显著的时间依赖性效应;重离子在一定剂量和时间下,诱导了SGC7901 细胞MSH2 基因表达。DNA错配修复基因MSH2 可能参与了重离子辐照诱导胃癌细胞DNA损伤的修复应答。Human gastric cancer cell SGC7901 were irradiated with high linear energy transfer (LET) carbon ion. Apoptotic cells after irradiation were analyzed by flow cytometry and expression of MSH2 genes in the irradiated cells was detected by western blot and RT-PCR assay. Compared with the control group, we found that the number of G2/M (33.26±0.08) or apoptosis (24.16±0.64) of SGC7901 cells reached a maximum after irradiation at 72 h in a dose dependent manner. And heavy ion irradiation efficiently up-regulated the expression of MSH2 gene at 4.0 Gy after being irradiated 6 h. These results imply that heavy ion beam could induce cell apoptosis and cell cycle arrest in time-dependent manners. Furthermore, expression of MSH2 genes activated by carbon ion irradiation suggests that DNA mismatch repair gene MSH2 might be involved in DNA repair pathways.     

Fourier Transform Infrared Spectroscopic Analysis of Breast Cancer Tissues; Identifying Differences between Normal Breast,Invasive Ductal Carcinoma,and Ductal Carcinoma In Situ of the Breast

Abstract

A nondestructive method employing Fourier transform infrared (FTIR) microspectroscopy coupled with attenuated total reflectance (ATR) objective for the analysis of histopathological specimens is described. Malignant breast tissue specimens have been analyzed to demonstrate the hypothesis that chemical changes taking place in biological tissue can be reliably and reproducibly identified. This study is the first report to elucidate clear spectral differences between different ductal carcinoma in situ (DCIS) grades. Sixty individual cases of breast carcinoma including DCIS and invasive ductal carcinoma (IDC) and seven cases of normal breast tissues were studied using the FTIR-ATR spectroscopic technique. FTIR analysis of tissue sections has provided distinct spectra that can be used to distinguish between the nuclear grades of DCIS and IDC of the breast. It was concluded that FTIR could objectively and reproducibly discriminate between DCIS and IDC grades without sample destruction. In the future, applications of FTIR approaches should become feasible in the nondestructive express classification of grades and diagnosis of breast carcinoma.     

直肠癌和直肠正常组织的傅里叶变换红外光谱研究

利用傅里叶变换中红外 (FTIR)光纤和ATR技术研究了 2 1例直肠癌病人的正常和癌变组织。对319张光谱进行数据分析的结果表明 ,五个相对峰高 (I2 873 I2 854,I1 74 5 I1 6 43,I1 458 I1 40 0 ,I1 2 4 0 I1 31 5和I1 1 6 2 I1 0 82,单位为cm- 1 )的差别可用于区分直肠癌和直肠正常组织。用这一差别分析了距离直肠癌 1cm处组织的光谱 ,发现该组织处于正常和癌变的过渡状态。     

恶性多形性腺瘤及其周围正常组织的FTIR光谱研究

文章根据医院临床需要,利用PE公司的Spectrum GX傅里叶变换红外光谱仪研究了多组恶性多形性腺瘤及其周围正常组织结构的FTIR光谱.结果发现:恶性多形性腺瘤与其周围正常组织的红外傅里叶光谱在若干波段处有所不同:相对于正常组织,癌变后核酸分子中的磷酸二脂基团的对称伸缩振动谱带、蛋白质的酰胺Ⅰ带的红外光谱都向高波数移动且吸收都得到增强,说明癌变多形性腺瘤的核酸和蛋白质的氢键化程度普遍增高,吸收普遍增强;而膜脂分子中亚甲基的无序性增加,吸收随之增强.就此可将多形性腺瘤癌区通过红外光谱从正常组织中区分出来.