癌症医学治疗的发展面临的最大挑战之一是没有单一种类的癌症。癌症源于多种细胞和组织，每一种细胞和组织都有自己的特点、行为和对抗癌药物的敏感性。例如，一种对结肠癌有效的治疗方法可能对肺癌几乎没有效果。
因此，为了为癌症创造有效的治疗方法，科学家们需要深入了解是什么使癌症细胞活跃起来。在《自然通讯》上发表的一篇新论文中，加州理工学院的研究人员展示了他们开发的框架，使用一种特殊类型的显微镜，使他们能够探测癌细胞内部的代谢过程。
这项工作是由化学助理教授陆伟实验室以及西雅图和加州大学洛杉矶分校系统生物学研究所的研究人员进行的。它利用了一种被称为拉曼光谱的技术与它的高级版本，受激拉曼散射(SRS)显微镜。拉曼光谱利用了组成分子的原子间键的自然振动。在这种方法中，一个分子被激光轰击。当激光的光子从分子上反弹时，它们会因与分子键的振动相互作用而获得或损失能量。因为分子中的每一种键都以一种独特而可预测的方式影响光子，所以分子的结构可以通过光子"look"从分子上弹回的方式来推断。通过定位目标化学键的分布，SRS显微镜可以提供这些分子结构的图像。
利用这些综合技术，魏和她的同事们检查了研究中常用的五种黑色素瘤细胞系的代谢物。魏表示，之所以选择黑色素瘤细胞，是因为它们有广泛的代谢特征可供研究。
通过研究细胞;代谢物，研究人员可以开始推断它们的新陈代谢是如何工作的，以及药物是如何针对它们的。这类似于一个破坏者在工厂里收集关于机器的信息，以便计划它们在哪里可能造成最大的破坏。
“我们感兴趣的问题是为什么我们观察的所有癌细胞都有非常不同的行为，”魏说。因为一些细胞更依赖一些代谢途径，所以它们更容易受到这些途径中断的影响
魏说，研究小组在癌细胞中发现了一些新的代谢易感性，包括脂肪酸合成和单不饱和，但他补充说，目前研究的主要目的是做基础科学。
她说:“我们已经介绍了一个将拉曼光谱学引入系统生物学的框架。”我们正利用从中收集到的亚细胞信息来指导药物代谢学的研究——即代谢如何影响药物的研究
西雅图系统生物学研究所的James R. Heath是这篇论文的合著者，他说这项新技术使研究人员比以往任何时候都能更详细地观察癌细胞内部。
卢氏实验室开发的化学成像方法使我们能够在一些非常侵袭性的癌症模型中确定药物的代谢易感性。"希斯说，任何其他的分析方法都不会发现这些代谢上的弱点。
关于他们发现的论文，题为"拉曼引导的转移性黑素瘤细胞亚细胞药物代谢组学，"发表在9月24日的《自然通讯》上。除了希斯，魏的合著者还有化学研究生杜家俊和苗坤，以及化学工程研究生李东昆;化学博士后研究员钱晨曦;前生物地球化学博士后学者Reto S. Wijker;苏亚鹏(MS & 16, PhD & 20)，袁丹，美国西雅图系统生物学研究所前化学博士后学者吴宏昌;和加州大学洛杉矶分校的Antoni Ribas和Raphael D. Levine。
这项研究的资金由国家卫生研究院、帕克癌症免疫治疗研究所、华盛顿州的安迪·希尔护理基金会和系统生物学创新者奖项目提供。
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