癌症医疗发展面临的最大挑战之一是没有单一的癌症。癌症起源于多种细胞和组织，每种细胞和组织都有各自的特点、行为和对抗癌药物的敏感性。例如，一种治疗结肠癌的方法可能对肺癌几乎没有影响。

因此，为了创造有效的治疗癌症的方法，科学家们寻求洞察是什么使它的细胞运转。在“自然通讯”杂志上发表的一篇新论文中，加州理工学院的研究人员指出，他们开发的一个框架，使用一种特殊的显微镜，可以让他们探测癌细胞内的代谢过程。

这项工作由化学助理教授路伟的实验室以及西雅图和加州大学洛杉矶分校的系统生物学研究所的研究人员进行。它利用一种叫做拉曼光谱的技术与它的高级版本“受激拉曼散射(SRS)显微镜”相结合。拉曼光谱利用组成一个分子的原子之间的键中发生的自然振动。在这种方法中，分子被激光轰击。当激光的光子从分子中反射出来时，它们由于与分子键中的振动相互作用而获得或失去能量。由于分子中的每一种键都以一种独特和可预测的方式影响光子，所以可以通过光子从光子中反弹后的“外观”来推断分子的结构。通过映射靶向化学键的分布，SRS显微术提供了这些分子结构的图像。

利用这些组合技术，魏和她的同事们检查了在研究中常用的五种黑色素瘤细胞系中存在的代谢物。据魏教授说，黑色素瘤细胞之所以被选中，是因为它们具有广泛的代谢特性，可以研究。

通过研究这些细胞的代谢产物，研究人员可以开始推断它们的代谢是如何工作的，以及它们是如何被药物靶向的。这类似于破坏者如何收集有关工厂机器的信息，以便规划它们可能造成最大破坏的地方。

“我们感兴趣的问题是，为什么我们观察到的所有癌细胞都有非常不同的行为，”魏说。“由于一些细胞对某些代谢途径的依赖程度较高，它们更容易受到这些途径的破坏。”

魏说，研究小组发现了一些新的癌细胞代谢敏感性，包括脂肪酸合成和单不饱和，但补充说，目前，这项研究的主要目的是做基础科学。

她说：“我们已经引入了将拉曼光谱技术推广到系统生物学的框架。”“我们正在利用我们收集到的亚细胞信息来指导我们对药物代谢学的研究--新陈代谢如何影响药物的研究。”

西雅图系统生物学研究所的詹姆斯·R·希思(JamesR.Heath)是该论文的合著者。他说，这项新技术使研究人员能够比以往任何时候更详细地观察癌细胞内部的情况。

Heath说：“在Lu的实验室开发的化学成像方法使我们能够在一些极具攻击性的癌症模型中识别出可药物代谢敏感性。任何其他的分析方法都会忽略这些代谢的弱点。”