拉曼光譜在臨床上可以做什么？

　　分析測試百科網訊 拉曼光譜可以用來做什么？看到這個問題，很多人會回答：拉曼光譜可以用來檢測毒品、農殘、珠寶、文物、醫藥……其實，拉曼光譜在臨床診斷中也是一項很好的技術。那么，拉曼光譜在臨床上可以做什么？

振動光譜能看見我們錯過的東西

　　拉曼光譜為很多醫療情況下的臨床診斷開辟了新方法。“這是一種對人體生物化學、生理和病理微妙變化十分敏感的生物化學專業技術，” Vanderbilt大學生物醫學工程教授、Vanderbilt生物光子學中心主任Anita Mahadevan Jansen說。“拉曼光譜可以區分微妙的東西，如荷爾蒙的變化等許多其他技術無法區分的東西。”因此，臨床醫生可以使用拉曼光譜進行更準確的差別診斷。但是拉曼所有的優勢都伴隨著挑戰，其中最大的挑戰就是信號弱。因此，用拉曼光譜捕獲分子信息，需要非常靈敏的儀器。這項技術目前才真正開始揭示它到底能多大程度地改變診斷科學。

　　British Columbia 的BC癌癥研究中心綜合腫瘤部門成像單元杰出的科學家Haishan Zeng解釋，“拉曼光譜是一種強大的分析測量手段，在化學實驗室已經使用多年。盡管如此，醫療應用所需的數據采集時間太長。在過去的十年中，激光技術、CCD相機和光學的發展縮短了采集拉曼光譜的時間。這使得它有足夠快的速度可以用于醫學。推動拉曼臨床應用的時候到了。”

　　有些行動正在進行中。英國諾丁漢大學物理學教授Ioan Notingher和他的同事在2015年的先進藥物輸送評論中寫道，“支撐這一領域的關鍵假設是細胞、組織、體液中引起或影響疾病的分子變化能夠用拉曼光譜檢測或定量。”

　　此外，這組科學家指出來自于健康人和患者的數據集可以用來鍛煉拉曼系統。

　　到目前為止，僅有幾家公司在臨床應用市場上有拉曼設備。如，Richmond，Verisante Technology為癌癥檢測提供拉曼設備。在日本東京，嘉麗寶化妝品公司用拉曼光譜來研究人體皮膚的變化。

　　談到這一技術在醫療診斷中的地位，Mahadevan Jansen說，“大多數是一些小型初創公司在嘗試滲透市場。只有少數人在做臨床拉曼光譜，因為挑戰性太大。”盡管如此，她指出，現有的技術和計算能力使這種技術成為一種有價值的新診斷工具。“因此，我們只需建一個數據庫來表明它工作的很好。”

皮膚癌檢測

        十多年前，Zeng開始了拉曼技術作為潛在診斷工具的研究。那時，一次掃描所花費的時間是20秒，Zeng說這對于臨床應用來說太慢了。2012年，他和同事在癌癥研究中報道，拉曼光譜可以區分癌變和良性的皮膚病變。“第一個被研究的器官就是皮膚，因為它很容易被接觸到。” Zeng說。

　　有了先進的光學、激光、CCD技術和專有的拉曼探針設計，Zeng和他的團隊將信噪比提高了16倍，并加快了分析過程，1.5s就可以采集并分析一個拉曼光譜圖。“這打開了臨床應用的大門。”Zeng說。

　　Zeng正與Verisante合作來進行商業化。“它幫助醫生決定什么樣的損傷需要活檢，以及病變是癌變或良性的可能。”他說。

　　Verisante Aura在該研究中負責檢測皮膚癌。研究結果顯示，該設備可以檢測95%的皮膚癌，還減少了一到兩倍不必要的活體組織檢查。

　　“目前，唯一的商業應用就是檢測皮膚癌，” Verisante資深科學家Michael A. Short說。“不同發展階段的實驗裝置與來自不同組織的臨床醫生也在進行合作測試。”例如，該公司正在與BC癌癥機構的同事就肺癌和結腸癌進行合作，與帝國理工學院的同事就腦癌進行合作。與哈佛學派口腔醫學以及Dana-Farber哈佛癌癥中心的初步合作同樣表明拉曼在檢測口腔癌方面有巨大潛力。Verisante的技術在加拿大、澳大利亞、歐洲已經被批準用于皮膚癌臨床應用，該公司目前正在申請美國食品和藥物管理局的批準。

乳腺癌手術

　　據世界衛生組織（WHO），“無論是在發達國家還是發展中國家，乳腺癌都是女性的頭號癌癥。”WHO還指出，更長的壽命、城市化加劇以及生活方式變化結合起來增加了發展中國家癌癥的發病率。盡管發病率越來越高，一些對抗這種疾病的工具仍然有點過時。在手術過程中，例如，乳腺腫瘤被切除，同時為了保證全部癌組織被切除，會有大概的安全邊際樣品被切除去進行組織檢查，然后病人被縫合起來并回家等待結果。如果邊緣樣本顯示癌癥，病人會回去進行更多的手術。除了等待的壓力和第二次手術的不便，這也帶來了第二次感染的機會。

　　有了拉曼光譜，乳腺癌手術的結果可能會改善。Mahadevan-Jansen正在開發一個可以用來在手術室中掃描腫瘤并實時告訴醫生是否所有腫瘤均被移除的工具。使用逐點掃描技術，Mahadevan Jansen和他的團隊在8min內就已經掃描了整個腫瘤，而通常這些腫瘤的直徑有幾厘米。“當醫生在做其他事情比如凝固血液時，我們就可以掃描腫瘤，這是同步進行的。”他說。他的團隊還開發了一個3D掃描儀。

　　雖然Mahadevan Jansen的技術目前只被用來檢查從病人身上移除的組織，他正在致力于能夠從手術腔中采集數據的技術研究。他們還用它來觀察腔中的淋巴結，以確定乳腺癌是否擴散。

　　除了技術上的挑戰，這一領域也面臨著金融危機。就像所有的診斷醫療設備一樣，基于拉曼技術的方法需要開發，然后通過臨床試驗批準，這通常需要一家公司許可的技術。雖然Mahadevan Jansen已經把一些技術申請了ZL，但是并沒有公司進一步開發它的商業用途。但是，他仍然保持樂觀，盡管其他公司將其他技術用于同樣的應用。“我們比別人擁有更好的精確度和可靠性，但是仍需要研究和開發的市場轉化。” Mahadevan-Jansen說。

　　拉曼光譜在癌癥中的應用會繼續擴大，因為Mahadevan Jansen說它可用于其他實體腫瘤。正如她指出的那樣，“它只需要研究和開發一個數據庫和算法。”

　　在某一點上，這種方法可以超越癌癥臨床診斷來為手術做指導。也就是說，醫生可以使用實時拉曼信號給出的信息，在手術過程中從本質上看到哪些是癌組織，哪些不是。

開發化妝品

　　除了醫療診斷，拉曼光譜可以用來探索身體以及意想不到的用途。嘉麗寶化妝品之父花王公司的科學家，用拉曼技術來研究皮膚。嘉麗寶公司公共關系經理 Shinji Yamada指出，“我們從不使用該設備來診斷病情，我們用它來確定真皮的水分含量隨年齡發生的變化。”

　　事實上，嘉麗寶的科學家們利用拉曼光譜研究了皮膚的許多特征。例如，拉曼可以測量皮膚的粗糙度——隨著年齡的增加，角質層變厚，從而使皮膚粗糙度增加。但是這項技術不僅僅停留于表面。Yamada說：“我們可以用拉曼光譜測量從表面到內層的皮膚，比如，我們可以測量角質層的厚度以及從角質層到表皮到真皮上層的皮膚水分含量水平。”

　　為了做出最好的化妝品，科學家需要對組織層以及它們隨時間的變化做出最好的分析。

坐等臨床轉化

　　“拉曼技術正在坐等臨床轉化。這項研究只需要有針對性地打破這一障礙，以拉曼作為臨床工具向前邁進。” Mahadevan Jansen說。一旦這樣，內外科醫生將可以更加準確有效地診斷多種疾病。

　　一項正在進行的研究表明，基于拉曼的設備可以廣泛應用在臨床診斷中。此外，該技術可以用于工業中用來檢查特定組織的狀態和健康，如皮膚，然后開發相應的商品。所有這些應用的基礎包括使科學家和技術人員從分子振動的微弱拉曼信號中快速采集數據的所有技術進步。十年前這似乎是不可能的，從現在開始的十年之后，拉曼光譜會常用在很多診斷工具中。