癌症被谓为众病之王,如何预防恶性肿瘤的转移和扩散,一直是临床医学界难题。

有没有一种技术手段,能够对生物活体进行观察和追踪,让医生从整体上了解疾病发展的进程,及时调整药物和基因治疗方案,从而改变或阻止疾病发展?

答案是肯定的。

由宁波永新光学股份有限公司牵头,联合浙江大学、上海理工大学、复旦大学附属中山医院、南京医科大学等共同进行研究和开发的“高分辨荧光显微成像仪”正在为解决这一难题而不懈努力,也正因此,该项目获得了科技部重大科学仪器设备开发重点专项立项。

“‘高分辨荧光显微成像仪’是以永新公司现有的一代高端倒置荧光显微成像系统主体为基础,开发出一个具有光切片成像、荧光标记与共定位、三维空间还原及动态成像、单分子荧光探测、荧光漂白后恢复等的复杂多功能高端荧光显微成像系统。”公司技术总监、项目负责人毛磊对记者说。

虽然电子显微镜、原子力显微镜等技术已经实现获得更高的分辨率,但由于不能对活体实时成像,样品制备复杂等原因,光学显微镜仍然是当前生物医学、生命科学以及医学研究等方面的主要观测设备。

“相比较传统的显微成像技术,这种高分辨荧光成像技术不仅可以实现对活体组织微观结构、各种肿瘤细胞的显微成像,还为细胞组学、基因组学、蛋白组学、肿瘤学等研究提供了强大的技术支撑,是一项在生命科学领域有着不可替代优势的技术。”毛磊说。

此外,这种技术还可以在活体动物体内进行显微成像,通过对同一组实验对象在不同时间点进行记录,跟踪同一观察目标(标记细胞及基因)的移动及变化,让研究人员直接快速地检测各种癌症模型中肿瘤的生长、转移以及对药物的反应,比传统方法更适合于肿瘤体内生长的定量分析。

值得一提的是,为了提高光学显微的成像效果,以便从复杂的细胞组织中提取出自己想要的细节,研发团队还采用了荧光标记的方法,在细胞中加入特殊的荧光标记物,这些标记物在特定的光照下,有的发红光,有的发绿光,而且每种荧光标记物都具有一定的选择性,只与细胞中既有的特定分子结合,然后发出荧光。

“荧光成像大大提高了光学显微成像的对比度,还帮助研发人员分辨细胞中的不同结构。预期项目结题后,3—5年内将可实现累计销售1亿多元,10年内可实现年销售3—5亿元,利税超亿元。该项成果将推动我国高端显微镜的‘跨代式’发展。”毛磊说。

相关统计显示,2016年全球该类产品市场共有30多亿美元,中国市场大约在16亿元人民币(约占世界市场8%),年增长率超过30%;而在世界高端显微镜市场,我国显微镜制造企业占比小于1%,具有很大的市场空间。

“永新已经与三家应用单位共同在遗传/发育生物学、细胞生物学等荧光免疫方面进行了应用开发,其中NIB900、NE900系列研究级显微镜已实现批量生产,并在国内外高校及科研院所销售超过200台。下一阶段,我们将围绕切片成像模块、单分子探测模块及全内反射模块以及核心部件如高倍率、大数值孔径平场复消色差物镜,荧光滤光片,微分干涉组件等进行深度研发,最终实现预期目标。”毛磊表示。