生物通报道  利用高科技成像技术，华盛顿大学工程与应用科学学院的一个生物医学工程师小组，在一种来自细菌的新蛋白帮助下，看到了组织中比以往更深处的早期癌细胞。

工程学院生物医学工程教授汪立宏（Lihong Wang）博士；汪立宏实验室博士后研究人员姚俊杰（Junjie Yao，音译）博士，以及一个工程师小组发现，通过遗传改造胶质母细胞瘤癌细胞表达源自沼泽红假单胞菌（Rhodopseudomonas palustris）的BphP1蛋白，他们可以利用光声成像技术清楚地看到组织中深达1厘米处的数十到数百个肝癌细胞（延伸阅读：汪立宏教授重大成果登Nature封面故事 ）。

这项发表在《自然方法》（Nature Methods）的研究工作，第一次结合了深穿透、高分辨率光声成像和一种可逆切换的、非荧光细菌光敏色素。

汪立宏说：“遗传编码这一蛋白使得我们能够成像及追踪组织深处的针对性生物学过程。这一蛋白具有的光控开关特性赋予了新的成像能力。”

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BphP1能够感知不同类型的光，相应地改变它的吸收性能。这一特性使得研究人员能够利用两种光——红光或近红外光来拍下癌组织的两种图像，比较它们得到高度敏感、高分辨率的癌细胞图像。

光声成像技术是指通过结合光线和声音来仔细观察不同长度尺度的组织。利用在汪立宏实验室开发的两种光声成像技术，研究人员第一次用近红外线改变BphP1的吸收性能，照亮了在癌组织中表达的这一蛋白。随后，他们用红光照亮这一组织，“翻转了这一蛋白的开关”使它恢复至原始状态。当他们从第一张图像中减除第二张图像时，消除了血液信号和其他不必要的“背景”，因此可以清楚地看到癌细胞和它们的转移灶。

姚俊杰说：“这一技术对于癌症成像非常有用。当我们最初观察早期癌症时，癌组织与背景健康组织没有太大的区别。这是因为丰富的血液提供了强信号，癌细胞无法凸显出来。现在，有了这一新技术，我们可以在癌症还很小时看到微小组织中的癌细胞。”

姚俊杰说，以往由于来自血液的极强背景信号遮蔽了癌细胞，研究小组只能看到相对晚期的癌症。这使得他们只能等到肿瘤生长至足够大，累积了足够的细胞时才能看见。新技术为未来的癌症研究、心脏组织研究和癌症免疫治疗带来了希望。

“这项技术为生物学家高分辨率、深层成像具有遗传特异性的癌症，及在活体组织中进行药物筛查提供了一个有前景的新工具，”汪立宏说。

（生物通：何嫱）

汪立宏教授简介：

1984年毕业于华中科技大学获光学学士学位，1987年获华中科技大学光学硕士学位，1992年获德克萨斯州休斯敦Rice大学博士学位，其导师为诺贝尔奖得主。现任美国圣路易斯华盛顿大学生物医学工程系Gene K. Beare特聘教授。2006年被中国教育部聘为华中科技大学生物医学光子学学科“****”讲座教授。

汪立宏教授现任国际生物医学光学学会（IBOS）主席，是美国医学和生物工程学会（AIMBE）、IEEE、美国光学学会（OSA）和国际光学工程学会（SPIE）会士，是生物医学光学（Journal of Biomedical Optics）期刊主编，曾担任2010年Gordon Conference激光生物医学会议主席，2010年OSA生物医学光学专题会议主席。获得的奖励包括NIH’s FIRST、NSF’s CAREER、NIH Director’s Pioneer awards、OSA C.E.K. Mees Medal、IEEE Technical Achievement Award等。

生物通推荐原文索引：

Junjie Yao, Andrii A Kaberniuk, Lei Li, Daria M Shcherbakova, Ruiying Zhang, Lidai Wang, Guo Li, Vladislav V Verkhusha, Lihong V Wang. Multiscale photoacoustic tomography using reversibly switchable bacterial phytochrome as a near-infrared photochromic probe. Nature Methods, 2015; DOI: 10.1038/nmeth.3656