激光聚焦于抗癌
作者：Allison Kleber和Millie Zhu
诊断和治疗多种恶性形式的癌症，仍然是现代医学最紧迫和最令人困惑的挑战之一。程吉欣教授在医学成像技术方面的开创性工作再次为这场斗争做好了准备，他的两个项目使用不同类型的振动光谱学来提高我们在细胞和分子水平上对癌症的理解。
1. 追踪卵巢癌耐药的代谢线索
细胞水平的代谢变化越来越被认为是癌症的一个标志，它为澳门威尼斯人注册网站研究这种疾病难以捉摸的内部运作提供了新的途径。为了利用这一点，需要新技术来更好地测量给定细胞内代谢物的精确数量；也就是说，当身体分解食物、化学物质、自身脂肪或组织储存等时产生的物质。目前的光谱方法不足，特别是在绘制这些物质的空间分布时。
在先前突破的基础上，郑教授的实验室发明了一种新的无锁定，宽视场中红外光热（MIP）显微镜，用于对活肿瘤细胞和完整活检中的代谢物进行振动成像。虽然他们早期的设计在速度和灵敏度上受到限制，但Cheng的团队有了新的创新想法。在国家癌症澳门威尼斯人注册网站研究所120万美元的资助下，他们正在开发的新型显微镜将利用更高功率的照明和更宽的频率范围，使其能够产生更高分辨率、高含量的活癌细胞图像；所有的速度都大大提高了。
利用这种强大的新成像工具，Cheng的团队计划澳门威尼斯人注册网站研究卵巢癌细胞中对顺铂产生耐药性的理论代谢开关，顺铂是一种常见的化疗药物，针对快速增殖的癌细胞中的DNA复制。通过以非常高的空间分辨率绘制这些细胞的代谢图谱，从而确认它们是否已经从葡萄糖介导的脂肪生成（脂肪酸和甘油转化为脂肪）转变为脂肪酸摄取/氧化（本质上是转化为能量），澳门威尼斯人注册网站研究人员可能能够了解它们变得耐药的过程，甚至开发出适应性疗法来抑制或防止这种严重的治疗挫折。
2. 通过组织化学作图改善乳腺癌诊断
当然，为了在第一时间得到治疗，及时准确的诊断是必不可少的。考虑到这一点，程教授和他的澳门威尼斯人注册网站研究人员正在通过第二种光谱学，即受激拉曼散射（SRS）进行新的创新。他认为，SRS成像可以与苏木精和伊红染色相媲美，甚至优于苏木精和伊红染色。苏木精和伊红染色是目前组织学解释的金标准，即基于乳腺组织中发现的化学物质进行诊断，这既费力又耗时，还需要侵入性活组织检查，甚至需要手术。
在Hologic公司提供的30万美元的初始资金支持下，程教授计划开发一种紧凑、高效的SRS成像系统，用于大面积组织化学制图，使用光纤参量振荡器（FOPO）进行快速调谐，并使用LASSO（最小绝对收缩和选择算子）回归算法来解释生成的图像；鉴定和测量蛋白质、脂质和核酸。
最终，Cheng和他的团队的目标是使用该技术轻松分类三种乳腺肿瘤：导管原位癌（DCIS），浸润性导管癌（IDC）和浸润性小叶癌（ILC），以及健康乳腺组织，准确率超过90%。此外，他们希望在乳腺癌病理学方面有新的发现，并确定以前未知的生物标志物，从而进一步提高诊断的速度和准确性，从而提高治疗的应用；这些发现也将进一步加深医疗机构对疾病病理进展的理解。
程吉欣教授于2017年加入波士顿大学电气与计算机工程系，成为首任西奥多·穆斯塔卡斯光子学和光电子学讲座教授。他在医学成像和无数其他光学技术和应用方面的开创性工作为他赢得了重大荣誉，包括匹兹堡光谱学奖（2020年）、普渡大学工程澳门威尼斯人注册网站研究卓越奖（2016年）、Optica的Ellis R. Lippincott奖（以振动光谱学领域的先驱命名）、普渡大学工程澳门威尼斯人注册网站研究卓越奖（2016年）和科布伦茨学会的克拉弗奖（2015年）。郑教授是美国光学学会（前美国光学学会）和美国医学与生物工程学会（AIMBE）的院士。1998年获中国科学技术大学博士学位。