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分形幾何學(xué)可精確“識別”癌細胞

2011-07-26 08:33 來源:他她論壇 我要評論 (0) 點擊:
  生意社7月8日訊 雖然科學(xué)家們早就知道癌細胞和健康細胞在外形上存在較大區(qū)別,但由于缺乏相應(yīng)的理論和識別標準,目前的癌癥檢測仍以生化方法為主。據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)7月7日報道,美國克拉克森大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn),與健康細胞相比,癌細胞在外觀上具有更為顯著的分形特征。初步實驗顯示,以此為依據(jù)的檢測均獲得了極高的準確度。新法有望使傳統(tǒng)非侵入式癌癥檢測方法的精度獲得大幅提升。相關(guān)論文發(fā)表在《物理評論快報》上。     分形是與傳統(tǒng)幾何學(xué)相對的一個概念,可以將其理解為一種粗糙和零碎的幾何形狀。它由大量不規(guī)則曲線構(gòu)成,但在任意小的尺度上都有著精細的結(jié)構(gòu),如果將其分為不同的部分,不論大小,每一部分的形狀都和整體一樣,這樣的圖形也被稱為“自相似”圖形。以雪花為例,在顯微鏡下,無論是1毫米、1/10毫米還是1/1000毫米的尺度,雪花邊緣上的圖案和形狀幾乎是相同的。往大里講,無論是天空中星系團的位置,還是地面蜿蜒的河流,或是樹上的一片葉子,都存在著分形特征。而對人體而言,以一段較長的時間來看,呼吸和心跳的節(jié)奏也具有分形特征。   正是因為注意到了這一點,美國克拉克森大學(xué)的研究人員提出了通過分形幾何學(xué)識別癌細胞的設(shè)想。負責(zé)該項研究的伊戈爾·索科洛夫和同事利用原子力顯微鏡,在1納米(100萬分之一毫米)的精度上對取自人類子宮頸的健康細胞和癌細胞的外形進行了對比。不同于以往只獲得細胞的二維結(jié)構(gòu)圖像,新研究采用全新的方法對細胞的三維圖像進行研究。測量結(jié)果顯示,癌細胞在外形上具有顯著的分形特征,而健康細胞卻并不明顯。     索科洛夫說,目前在宮頸癌檢測上,如巴氏涂片、液基細胞學(xué)檢測等方法都是有效和非侵入性的,但準確性較差,尤其是較早的巴氏涂片法,經(jīng)常得出一些模棱兩可的結(jié)論。而使用新的圖像檢測方法,對來自12位患者的300個細胞樣本進行檢查的結(jié)果表明,其準確度接近100%。據(jù)此他斷言,基于物理的方法,將達到甚至超過傳統(tǒng)生化檢測方法在單細胞水平上的檢測能力。下一步,索科洛夫的研究小組計劃擴大測試規(guī)模,以對該技術(shù)作進一步的驗證。此外,他們還計劃對健康細胞在癌變過程中的分形特征展開研究。     普林斯頓大學(xué)生物物理學(xué)專家羅伯特·奧斯汀說,或許類似的研究正是將癌細胞的物理學(xué)特質(zhì)與生化特征聯(lián)系起來的第一步,隨著研究的深入,它將加速科學(xué)家對癌細胞了解,最終幫助人們在擊敗癌癥上獲得更大的主動權(quán)。

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