雖然科學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)美國媒體近日報道，美國克拉克森大學的研究人員發(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。
分形是與傳統(tǒng)幾何學相對的一個概念，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，美國克拉克森大學的研究人員提出了通過分形幾何學識別癌細胞的設(shè)想。負責該項研究的伊戈爾·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。
普林斯頓大學生物物理學專家羅伯特·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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