癌症被称为众病之王,如何预防恶性肿瘤的转移和扩散,一直是临床医学界的难题。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研发的“高分辨荧光显微成像仪”正在为解决这一难题而不懈努力,该项目已获得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”以永新公司现有的一代高端倒置荧光显微成像系统为基础,开发出具有光切片成像、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、荧光漂白后恢复等复杂功能的高端荧光显微成像系统。公司技术总监、项目负责人毛磊对科技日报记者表示。
虽然电子显微镜、原子力显微镜等技术已实现更高分辨率,但由于不能对活体实时成像、样品制备复杂等原因,光学显微镜仍是当前生物医学、生命科学及医学研究的主要观测设备。高分辨荧光成像技术不仅可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,在生命科学领域具有不可替代的优势。
此外,该技术可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。
为了提高光学显微的成像效果,研发团队采用荧光标记方法,在细胞中加入特殊的荧光标记物,这些标记物在特定光照下发出不同颜色的荧光,且每种标记物只与细胞中特定的分子结合,从而发出荧光。荧光成像大大提高了光学显微成像的对比度,帮助研究人员分辨细胞中的不同结构。预期项目结题后,3—5年内可实现累计销售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。
相关统计显示,2016年全球该类产品市场约30多亿美元,中国市场约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,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。