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随着一个有机体的成长，它的感觉也会改变
在最初的阶段，胚胎呈现出一种近乎液体的状态，允许其细胞分裂和扩张
随着它的成熟，它的组织和器官会变得坚固，形成最终形态
在某些物种中，有机体的这种物理状态可以是其发育阶段的指标，甚至是其健康的一般状态
现在，麻省理工学院的研究人员发现，组织细胞的排列方式可以作为组织“阶段”的指纹
“他们开发了一种解码组织中细胞图像的方法，以快速确定该组织更像固体、液体还是气体
他们的发现发表在《国家科学院院刊》上
该团队希望他们的方法，他们称之为“构型指纹”，能够帮助科学家追踪胚胎发育过程中的物理变化
更直接的是，他们正在应用他们的方法来研究并最终诊断一种特定类型的组织:肿瘤
在癌症中，有证据表明，像胚胎一样，肿瘤的物理状态可能表明其生长阶段
实体性更强的肿瘤可能相对稳定，而流动性更强的肿瘤可能更容易变异和转移
麻省理工学院的研究人员正在分析肿瘤的图像，包括实验室中生长的和患者活检的图像，以识别细胞指纹，表明肿瘤更像固体、液体还是气体
他们设想有一天，医生可以将肿瘤细胞的图像与细胞指纹进行匹配，以快速确定肿瘤的阶段，并最终确定癌症的进展
麻省理工学院机械工程副教授郭明说:“我们的方法可以非常简单地通过检查活组织检查中细胞的位置来诊断癌症的状态。”
“我们希望，通过简单地观察细胞的位置，医生可以直接判断肿瘤是否非常坚固，这意味着它还不能转移，或者它是否更像液体，患者是否处于危险之中。”
" 郭的合著者是麻省理工学院的杨、韩玉龙、唐和罗汉·阿拜亚拉顿，渥太华大学的阿德里安·佩戈罗和东北大学的毕大鹏
三角顺序 在完美的固体中，物质的单个成分被构造成有序的晶格，比如晶体立方体中的原子
如果你切下一片晶体，放在桌子上，你会看到原子是这样排列的，你可以把它们连接成重复的三角形
在完美的固体中，由于原子之间的间距完全相同，连接它们的三角形通常是等边形的
郭将这种结构作为完美实体结构的模板，认为它可以作为比较实际的、不太完美实体的组织和肿瘤的细胞构型的参考
“真正的纸巾从来都不是完美有序的，”郭说
“他们大多是无序的
但是，它们在多大程度上是无序的，还是有细微的差别
" 按照这个想法，研究小组从各种组织的图像开始，并使用软件绘制组织细胞之间的三角形连接
与完美立体中的等边三角形形成对比的是，这些地图产生了各种形状和大小的三角形，表明细胞具有一定范围的空间秩序(和无序)
对于图像中的每个三角形，他们测量了两个关键参数:体积顺序，或三角形内的空间；和剪切顺序，或者三角形的形状离等边三角形有多远
第一个参数表示材料的密度波动，而第二个参数说明材料如何容易变形
他们发现，这两个参数足以表征组织更像固体、液体还是气体
郭解释说:“我们直接计算这两个参数的精确值，与完美固体的参数进行比较，并将这些精确值用作我们的指纹。”
蒸汽卷须 该团队在几个不同的场景中测试了其新的指纹技术
第一个是模拟，他们模拟了两种分子的混合，它们的浓度逐渐增加
对于每个浓度，他们将分子映射成三角形，然后测量每个三角形的两个参数
根据这些测量，他们表征了分子的相位，并能够重现气体、液体和固体之间的转变，这是预期的
“人们知道在这个非常简单的系统中会发生什么，这正是我们所看到的，”郭说
“这证明了我们方法的能力
" 研究人员接着将他们的方法应用于含有细胞而不是分子的系统
例如，他们观看了由其他研究人员拍摄的视频，视频中有一只正在成长的果蝇翅膀
应用他们的方法，他们可以识别出正在发育的机翼中从固态转变为更易流动状态的区域
“作为一种流动性，这可能有助于增长，”郭说
“具体是如何发生的仍在调查中
" 他和他的团队还从人类乳腺组织细胞中长出小肿瘤，并观察肿瘤生长出附肢状卷须——早期转移的迹象
当他们绘制肿瘤中细胞的结构时，他们发现非侵袭性肿瘤类似于固体和液体之间的东西，侵袭性肿瘤更像气体，而卷须显示出更无序的状态
“侵袭性肿瘤更像是蒸汽，它们想扩散到任何地方，”郭说
“液体几乎不能被压缩
但是气体是可压缩的——它们很容易膨胀和收缩，这就是我们在这里看到的
" 该团队正在研究人类癌症活检样本，他们正在对这些样本进行成像和分析，以完善其细胞指纹
最终，郭设想绘制一个组织的相位图可能是诊断多种癌症的一种快速且侵入性较小的方法
“医生通常必须进行活检，然后根据癌症类型对不同的标志物进行染色，以进行诊断，”郭说
“也许有一天，我们可以使用光学工具观察身体内部，而无需触摸患者，来查看细胞的位置，并直接告诉患者处于癌症的哪个阶段。”
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