据ScienceDaily报道，细胞调亡——细胞程序化死亡，对于生物体的正常发育、保持健康的免疫系统功能以及预防癌症都是必不可少的。这一过程显著地改变了细胞的结构，不过由于传统显微技术方法的限制， 这个结构重组过程一直是个难解的谜团。不过科学家已经开发了一种生物光子成像方法，能够实时监视细胞大分子调亡过程的变化情况。
细胞凋亡是指细胞程序性死亡，布法罗大学提供照片。
刚发行的这一期《美国国家科学院学报》封面专题报道了布法罗大学的科学家们的研究成果——他们成功开发了一种生物光子成像方法，能够实时监视细胞大分子调亡过程的变化情况。这一研究工作有助于认识可按患者个体情况进行定制的分子医学的内在潜力，比如说，化疗能够得以准确锁定病人个体中的细胞变化。而且，本研究也提供了颇有价值的药物开发工具来筛选新的化合物。
“这一新能力在分子水平上为我们提供了出现于细胞内的变化的动态图像。它为我们提供了细胞分解期间极为清晰的有关蛋白质、DNA、RNA以及脂质动力学的视觉图片。”本研究的共同作者、布法罗大学激光、光子学和生物光子学研究所（iLPB）执行理事以及纽约州立大学（SUNY）化学、物理、电子工程与医学系特聘教授Paras N. Prasad博士说。
Prasad提及分子医学的治疗或预防措施可因人而异，即可以根据个体患者所显示的细胞特征来定制相关治疗与预防措施。不过分子医学有赖于更好的视频成像方法，以显示重要细胞过程中所发生的事件的准确情形。他说：“该研究有助于在分子水平上增进我们对细胞事件的理解。如果我们知道特定的分子变化构成一种疾病的早期特征，或者所发生的变化使患者有罹患该疾病的倾向，那么我们可以采取相应步骤进行定制治疗，甚至能够抢先一步预防该疾病的进一步发展。”
为了捕获细胞图像，由Prasad率队的、并由来自多个学科的生物学家、化学家与物理学家所组成的布法罗大学研究小组运用了先进的、将三种技术组合在一起的生物光子学方法。这三种技术是：一种非线性、光学成像系统（CARS 或相干反斯托克斯拉曼散射）、TPEF（双光子激发荧光，可使活体组织与细胞在更深层次成像）以及荧光漂白恢复（测量蛋白质动力学特征）。“该组合方法让我们首次能够在一次扫描中监视四种不同类型的图像，即细胞中的蛋白质、DNA、RNA以及脂质分布特征图像。” iLPB研究副教授以及本研究的共同作者Aliaksandr V. Kachynski介绍说。
最后合成的图像将所有四种生物分子类型的信息集合在一张图片上，如《美国国家科学院学报》封面所示，不同的颜色代表着一种分子类型：即蛋白质为红色、RNA为绿色、DNA为蓝色以及脂质为灰色。
多元成像提供了有关蛋白质通过细胞质的扩散率新信息。布法罗大学激光、光子学和生物光子学研究所（ILPB）研究助理教授与本论文的共同作者Artem Pliss博士说，在细胞凋亡被诱导前，蛋白质的分布相对统一，但一旦凋亡过程开始，细胞核结构即开始分解，蛋白质呈无规律分布并且扩散率下降。“本研究给了我们以不同寻常的能力， 使我们的研究如虎添翼，并让我们加强了对亚细胞结构以及其所经历的变化的理解水平。”这种精确的信息对监视特定抗癌药物影响个体细胞的具体过程特别有用。
Kachynski 提及：“比如说，对癌症患者给予药物治疗，那么这一系统将允许对整个治疗过程中的细胞变化进行实时监察。临床医生将能够决定杀灭特定类型疾病中癌细胞的最佳方案。而对于药物-生物分子的交互作用的理解的增进将有助于发现最佳治疗剂量，从而使相关副作用降到最低。” 布法罗大学激光、光子学和生物光子学研究所研究助理教授与本研究共同作者Andrey Kuzmin博士补充说，来自布法罗大学研究小组的一篇新的论文将在本周内发表于《生物物理学杂志》（Biophysical Journal,），届时会对此作进一步论述。“布法罗大学的多元成像系统的益处及其分子选择性已被进一步扩展为一种新的基本的细胞研究，涉及有丝分裂细胞周期整个过程中结构重组问题。”
