新型分析方法有望改进癌症治疗设计——科学家首次得以追踪抗癌药物在活细胞内部的确切累积位置。
萨里大学与伦敦国王学院的研究人员开发了该方法，可在无需杀死细胞的前提下，检测单个活细胞及其内部区域中的微量金属含量。
发表在《光谱化学学报B辑》的研究聚焦于靶向放射性核素治疗这一癌症疗法类别。该疗法通过将放射性粒子附着于靶向肿瘤细胞的分子，将辐射直接输送至癌细胞。药物在细胞内部的最终位置至关重要：若药物抵达细胞核，即可通过靶向DNA损伤癌细胞。此前，尚无可靠方法在活细胞中测量这一过程。
莫妮卡·费利佩-索特洛博士（萨里大学辐射与分析化学讲师）表示：“我们利用两大专业设施开发此方法——伦敦国王学院的SEISMIC设施和萨里大学的ICP-MS设施。二者首次实现细胞取样与金属检测步骤的单一流程整合。这种组合使我们不仅能确认药物是否进入细胞，更能精确定位其在细胞内的具体去向。”
研究团队使用微米级玻璃毛细管尖端——针对完整细胞宽度为10微米，针对亚细胞结构为3微米——在显微镜下提取单个活体胰腺癌细胞及其内部物质，包括作为细胞“能量工厂”的线粒体。
伦敦国王学院受生物技术和生物科学研究理事会资助的SEISMIC设施提供单细胞取样能力，而萨里大学的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）设施则通过LA-ICP-MS技术实现铊元素的检测与量化。该技术利用激光汽化微量物质，再由质谱仪识别并量化其中金属成分。亚细胞级毛细管取样与LA-ICP-MS的结合尚属首次应用。
研究人员采用氯化铊作为化学稳定替代物，模拟正在研发中的癌症治疗候选物铊-201放射性同位素。铊元素首次在单个癌细胞及从中提取的线粒体富集物质中被成功检测到，且浓度极低。
伦敦国王学院的克莱尔·戴维森博士指出：“铊-201作为潜在癌症疗法的吸引力恰恰源于其辐射作用距离极短——这意味着它能摧毁肿瘤细胞的同时保护周围健康组织。但这种精确性具有双重性：药物必须抵达细胞的正确部位才能发挥作用。该方法首次使我们在活细胞中查明这一点成为可能，这对推动此类疗法的实际应用具有重要意义。”
丹尼·贝斯特博士（微生物代谢高级讲师）补充道：“此项技术的潜力远超癌症领域。金属在多种疾病中扮演重要角色——从传染病到糖尿病和肝病——但我们极少有工具能精确研究其在细胞内的累积位置。这种新方法使我们得以在更接近生物现实的条件下，以空前精度开展研究，从而开启大量此前无法探索的科学问题。”
伦敦国王学院生命物理科学教授梅兰妮·贝利表示：“我们正持续在SEISMIC设施中完善该方法，并与多位用户合作确定其他药物进入细胞后的精确去向及其作用机制。”
该技术可扩展应用于研究任何金属类药物或有毒物质在活细胞内的分布。研究团队将提取更多细胞区域——包括发生DNA辐射损伤的细胞核——确定为关键后续步骤。提升亚细胞物质提取纯度的验证方法也被列为未来发展的优先方向。
本研究获得工程与物理科学研究理事会、生物技术和生物科学研究理事会及自然环境研究理事会的支持。
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