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。     

红外光谱用于大肠肿瘤诊断的初步研究

探索红外光谱诊断大肠肿瘤性质的可行性。联合使用衰减全反射探头与傅里叶变换红外光谱仪测定新鲜离体大肠18个癌组织和10个良性腺瘤的红外光谱,将两组光谱的峰位及相对峰强等指标进行比较。与良性腺瘤相比,大肠癌的红外光谱具有如下特征:(1)与脂类相关的谱带2 925和1 740cm-1峰强比I2 925/I1 460(p=0.018)和I1 740/I1 460(p=0.009)明显降低,表明癌组织的脂类相对含量降低;(2)与蛋白质相关峰强比值I3 375/I1 460(p=0.012)和I1 550/I1 460(p=0.041)明显升高,表明蛋白质相对含量明显升高;(3)与核酸相关的1 080cm-1处峰位发生明显的蓝移(p=0.039),峰强比I1 080/I1 460明显升高(p=0.036),说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(4)谱带1 305cm-1处峰位发生明显的红移(p=0.041),其指认有待进一步研究。初步研究结果表明,傅里叶变换红外光谱分析可能成为一种快速鉴别大肠肿瘤性质的新方法。     

傅里叶变换红外光谱用于食管癌及癌旁正常组织结构的相关研究

应用傅里叶变换红外光谱法(FTIR)对43例食管癌及癌旁正常组织进行了分析,结果表明,食管癌组织和癌旁正常组织的红外光谱具有较大的差异:正常组织的红外光谱在1550 cm-1附近的酰胺Ⅱ带吸收峰相对较强,峰型高尖,与酰胺Ⅰ带的相对峰高比(I1647/I1550)在癌组织中比较高;正常组织中酰胺Ⅰ带的吸收峰峰位比癌组织的高1-6 cm-1;正常组织中1453 cm-1处的峰强大于1402 cm-1处,而在癌组织中则相反,1402 cm-1附近的吸收峰峰高大于1453cm-1处;癌组织中1080 cm-1附近的峰位和正常组织相比显得高而强,癌组织的相对峰高比(I1080/I1550)高于正常组织。说明傅里叶变换红外光谱法可以用于对良、恶性组织进行鉴别诊断,有希望发展成为肿瘤快速诊断的一种新方法。     

胆管癌新鲜离体组织的傅里叶变换红外光谱研究

该研究探讨了运用傅里叶变换红外(FTIR)光谱技术对胆管癌进行术中原位、无创和快速诊断的可行性。联合应用傅里叶变换红外光谱仪和衰减全反射(ATR)探头,测定了26例胆管癌和43例良性胆管疾病新鲜离体组织的红外吸收光谱,发现每条光谱在3 800～1 000 cm-1之间循序出现了12个谱带。测量各个谱带的峰位、峰强和峰面积值,然后计算出各谱带的相对峰强和相对峰面积比值,最后进行标准统计学分析。比较胆管癌与良性胆管组织的光谱发现有以下特征：(1)2 925 cm-1谱带明显地向低波数移位(P=0.033);(2)峰强比I_{1 083}/I_{1 460}(P=0.005)和峰面积比S1 083/S_{1 460}(P=0.001),S_{1 240}/S_{1 460}(P=0.025)明显升高,说明癌组织中核酸相对脂类含量明显增加;(3)峰强比I_{1 550}/I_{1 083}(P=0.000)和峰面积比S_{1 550}/S_{1 083}(P=0.000)明显下降,提示蛋白质相对核酸的含量下降。研究结果表明,FTIR有望成为一种术中原位、在体和快速诊断胆管癌的新方法。     

甲状腺癌转移性淋巴结的红外光谱研究

联合运用衰减全反射(attenuated total reflectance,ATR)探头与FTIR光谱仪,测定了新鲜离体的甲状腺癌转移性颈部淋巴结20枚和非转移性淋巴结69枚的FTIR光谱,比较两组光谱13个谱带的峰位及相对峰强等28个指标,找出甲状腺癌转移性淋巴结光谱的特征。与非转移性淋巴结相比,转移性淋巴结光谱中与蛋白、脂质、糖类、核酸相关的谱带均发生了明显的变化,具体如下：(1)与蛋白质相关的谱带的相对峰强I_{3 280}/I1 460(P=0.029),I_{1 640}/I_{1 460}(P=0.019),I_{1 546}/I_{1 460}(P=0.004)均显著升高;(2)脂类相关的相对峰强I_{1 743}/I_{1 460}显著降低(P=0.026),而I_{1 400}/I_{14 60}则明显增高(P=0.001);(3)与糖类相关的1 165与1 120 cm-1处峰位P_{1 165}(P=0.019),P_{1 120}(P=0.000)发生明显蓝移(向高波数移动),相对峰强I1 165/I_{1 460}显著降低(P=0.006);(4)与核酸相关的1 085 cm-1处峰位P_{1 085}发生明显地红移(向低波数移动)(P=0.029);(5)其他指认未明的谱带的相对峰强I_{1 303}/I_{1 460}(P=0.008),I_{1 303}/I1 240(P=0.039)均明显升高。与非转移性淋巴结光谱相比较,甲癌转移的淋巴结光谱在多个谱带的峰位或相对峰强方面存在显著的差异。FTIR可应用于术中甲状腺癌转移性淋巴结的探测。     

辐射损伤小鼠胸腺组织的FTIR光谱变化与辐射剂量的关系

应用傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析辐射损伤小鼠胸腺组织随辐射剂量增加的生化变化过程,为临床评估患者辐射剂量提供新的研究思路。结果表明,随着辐射剂量的增加,辐射损伤小鼠胸腺组织FTIR光谱的主要吸收峰位变化表现在照射2,3,5Gy时,在1 550,1 460,1 400及1 640 cm-1处峰位发生移位(P<0.05),峰高差异表现在：(1)与核酸有关的谱带1 085和1 236 cm-1的峰强比呈下降趋势,(2)与蛋白质有关的谱带1 640与1 550 cm-1的峰强比随剂量增加明显下降,(3)与脂类有关的谱带2 958,2 925,1 460及1 400 cm-1未发生明显的变化。研究结果表明傅里叶变换红外光谱有望成为临床估算受照剂量的新方法。     

傅里叶变换红外光谱应用于乳腺癌临床诊断的探索

应用了ATR探头测定了10例正常乳腺组织块和8例乳腺癌组织块的傅里叶变换红外(FTIR)光谱,用统计学的方法详细比较了乳腺癌组织与正常乳腺组织的13条谱带的19个红外光谱指标的差异。结果表明：乳腺癌组织的红外光谱中与蛋白质、脂类、碳水化合物和核酸相关的谱带同正常乳腺组织之间存在明显的差异：(1)N—H的相对强度明显增高,蛋白质酰胺Ⅰ带显著红移。(2)—CH₂基团的对称伸缩振动和反对称伸缩振动以及CO的伸缩振动明显减少;(—CH₂)_n变角振动的相对强度降低。(3)1 160 cm-1谱带与1 120 cm-1谱带的相对强度明显降低。(4)1 080 cm-1谱带红移。这些差异是应用红外光谱诊断乳腺癌的基础。FTIR光谱在乳腺癌的临床诊断和治疗方面有着十分美好的前景。     

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I_{1 640}/I_{1 460}和I_{1 640}/I_{1 550}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 ,I_{1 080}/I_{1 460}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。     

结节性甲状腺肿的傅里叶变换红外光谱体表测定

利用ATR探头和中红外光导纤维红外光谱法在体表测定34个正常甲状腺和20个结节性甲状腺肿的傅里叶变换红外光谱。并比较了二者之间13条谱带的27个指标的差异。结果表明: 结节性甲状腺肿的体表红外光谱中：(1)～2 925 cm-1 谱带(—CH₂的反对称伸缩振动)的峰位, ～1 250 cm-1(PO的伸缩振动)谱带的峰位均明显地向低波数方向移动(P＜0.05);(2)谱带的相对强度(谱峰高度)比值H_{1 740}/H_{1 460}, H_{1 160}/Ｈ_{1 460}和H_{1 160}/H_{1 120} 较正常甲状腺明显降低(P＜0.05);(3)H_{1 080}/H_{1 460}比值明显升高(P=0.008)。这些差异是利用体表红外光谱诊断结节性甲状腺肿的基础。     

结直肠癌患者血清FTIR光谱的初步研究

对31例结直肠癌患者、8例肠炎患者和10例健康者的血清冻干粉标本进行傅里叶变换红外光谱(fourier transformation infrared spectrum, FTIR)检测,对比分析各组红外光谱特征。结果显示,FTIR检测血清冻干粉获得11个吸收峰,结直肠癌组P9峰位波数蓝移(1 249 cm-1),差异有统计学意义(Z=-2.051, p<0.05);5个吸光度比值组间差异无统计学意义;层序聚类分析法(hierarchical cluster analysis,HCA)显示结直肠癌个体红外光谱具有一定程度的聚类特性;对酰胺Ⅰ带光谱(1 700～1 600 cm-1)进行傅里叶解卷积等处理获得蛋白二级结构的百分含量,组间差异无统计学意义。研究结果初步提供了血清FTIR光谱用于结直肠癌早期诊断的理论依据。     

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。     

FTIR结合主成分分析法对直肠癌转移淋巴结的研究

应用傅里叶变换红外光谱(FTIR)联合主成分分析法(PCA),分析直肠癌转移淋巴结的谱学特征,并对直肠癌转移淋巴结和非转移淋巴结进行线性判别分析。80例直肠癌转移淋巴结和80例未转移淋巴结进行FTIR光谱分析,计算峰强并进行主成分分析,得出在波数4 000～1 700 cm-1范围主成分1(Principal components 1,PC1)是3 260 cm-1,PC2为1 740 cm-1。波数1 700～1 000 cm-1范围,PC1为1 640 cm-1,PC2为1 080 cm-1,将良、恶性淋巴结光谱3 260,1 740,1 640,1 080 cm-1相对峰强比(I/I_{1 460})和波数1 080和1 300 cm-1进行t检验,良、恶性结果差异有统计学意义(p<0.05),表明癌转移淋巴结中蛋白含量、蛋白的形成、氨基酸增多;脂肪含量明显减少与癌组织中无氧酵解脂肪含量减少有关。将相对峰强比(I_{1 080}/I_{1 460}, I_{1 640}/I_{1 460}, I_{3 260}/I_{1 460}, I_{1 740}/I_{1 460}, n=160)进行PCA聚类分析,结果显示可以将良恶性淋巴结鉴别,良性淋巴结聚类在第一和四象限,恶性淋巴结聚类在二和三象限。将相对峰强比、1 080和1 300 cm-1进行线性判别分析(LDA),将25例淋巴结作为验证集进行分析,得出PCA/LDA模型的敏感度是87.5%,特异度是88.5%。结果表明傅里叶变换红外光谱分析技术可成为术中原位、在体和快速诊断直肠癌淋巴结转移的一种简便方法。     

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。     

傅里叶变换红外光谱用于肿瘤细胞株检测的研究

采取在体外培养胃癌细胞株(SGC7901), 将培养细胞涂于BaF₂窗片的方法,应用美国Nicolet(尼高力)公司Magna750-Ⅱ型红外光谱仪对细胞株进行透射红外光谱检测, 得到了时间轴上体外培养细胞株的光谱图, 将特征性光谱与胃癌组织光谱进行了比对。发现胃癌细胞株红外光谱特征与相应癌组织光谱特征存在异同,说明细胞胃癌组织所表现的红外光谱特征可以反映胃癌细胞本身的红外光谱特征, 同时也具有自身的复杂特点。实验为红外光谱法诊断胃癌奠定了细胞学基础。     

良性与恶性多形性腺瘤组织结构的FTIR光谱研究

结合口腔医院临床需要,利用PE公司的Spectrum GX傅里叶变换红外光谱仪,通过对5例良性、4例恶性多形性腺瘤组织的FTIR光谱测试、计算与分析,进行了多形性腺瘤组织结构的FTIR光谱对比研究。测试结果表明： (1)同种性质组织的FTIR光谱表现出了良好的一致性,揭示了吸收峰体现了生物组织的特征红外谱;(2)良性与恶性瘤的FTIR吸收峰峰位及其强度有若干处不同,揭示了恶性肿瘤中蛋白质的酰胺Ⅱ带氢键化程度降低,而脂类的氢键化程度提高;(3)峰高比计算结果表明,良性多形性腺瘤相比,恶性瘤中核酸的含量相对于胶原蛋白的含量增加,脂类的含量相对于蛋白质的含量增加。     

Fourier Transform Infrared Spectroscopy of Skin Cancer Cells and Tissues

Abstract

The aim of this review is to combine all the information related to the characterization of skin tissues and cells, focusing on the identification of the specific biochemical characteristics of skin cancer. We have characterized two types of melanoma by FTIR spectroscopy: a murine melanoma (B16F10 cell line) and a human melanoma (C8161 cell line). The cells were deposited on IR transparent CaF₂ windows, the spectral range used lay between 900-4000 cm^{? 1}, transmission mode with 2 cm^{? 1} resolution, and 32 scans. A biochemical association is presented for all the absorption bands identified in this study. Besides the characterization of both cell lines above, a collection of works done in the area of skin cancer was also carried out, in this review; some interesting results obtained by different authors with respect to the characterization of different samples (melanomas, follicle sheath, basal cell carcinoma, epidermis tissues, dermis tissue, and human stratum corneum) are presented and compared to the chemical and biological associations performed in each case. The identification of biochemical injuries provides important information that, associated with clinical examination, can assist the diagnosis of diseases. Several FTIR techniques can be used in the diagnosis of biochemical changes in biological tissues, by identifying molecular markers associated with malignant and benign changes or variations in the composition of amino acids in tissues and cells. In the near future, a further study to compare histopatological analysis and biochemical characterization by FTIR spectroscopy would be interesting, in order to verify the accuracy and validate the applicability of this technique in the diagnosis of skin lesions from a statistical viewpoint.     

Imaging of human breast tissue using polarization sensitive optical coherence tomography

We report a study on the use of polarization sensitive optical coherence tomography (PSOCT) for discriminating malignant (invasive ductal carcinoma), benign (fibroadenoma) and normal (adipocytes) breast tissue sites. The results show that while conventional OCT, that utilizes only the intensity of light back-scattered from tissue microstructures, is able to discriminate breast tissues as normal (adipocytes) and abnormal (malignant and benign) tissues, PS-OCT helps in discriminating between malignant and benign tissue sites also. The estimated values of birefringence obtained from the PSOCT imaging show that benign breast tissue samples have significantly higher birefringence as compared to the malignant tissue samples.     

肝脏肿瘤高分辨魔角旋转质子波谱分析

应用高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱分析了正常肝脏（9例）、良性肿瘤（7例）及肝细胞癌（9例）代谢物变化. 半定量分析表明,肝细胞癌组织的甘氨酸、牛黄酸、胆碱、谷氨酸盐、丙氨酸、缬氨酸及乳酸明显高于正常对照和良性肝脏肿瘤组织. 实验结果表明肝细胞癌的代谢特征不同于正常肝脏和良性肝脏肿瘤. 不同肝脏组织的代谢改变可以通过高分辨魔角旋转质子核磁共振波谱检测.