利用先進光子源(the Advanced Photo Source：APS)的一種光束(beamline)，美國能源部所屬阿爾岡林國家實驗室(the U.S. Department of Energy`s Argonne National Laboratory)及芝加哥大學(the University of Chicago)的研究人員發現了，攸關癌腫擴散上至關重要之血管成長與人體內銅間的關聯性。

在發育、成長及創傷愈合上，從現有血管長出新血管，被稱為血管生成(angiogenesis)的過程是重要的。不過卻也使得腫瘤能擴散遍及全身，因而在抗癌上，研究人員一直極力地找尋阻止血管生成的方法。

一種對於血管成長至關重要的元素是銅。於生命過程中，銅是扮演諸多重要角色所不可或缺的營養素。於人體內降低銅含量卻不會擾亂人體正常功能的化合物能抑制血管的成長，因而在臨床實驗上，此類化合物有些甚至被用於治療癌腫。不過迄今，血管生成對於銅的敏感性一直是個謎。

為找尋答案，來自阿爾岡林國家實驗室生物科學、X-射線科學部門及芝加哥大學醫學系血液學與腫瘤學組的研究人員，利用了阿爾岡林國家實驗室先進光子源(供研究使用之西半球最明亮的X-射線源)的X-射線螢光性微探針造影(X-ray fluorescence microprobe imaging)。該種X-射線使得此些研究人員能探索銅於血管生成的細胞模型及富含血管之乳癌組織截面兩者中的分佈情形。

首要撰文人，阿爾岡林國家實驗室的生物學家Lydia Finney宣稱：她們發現，經歷血管生成的細胞展現了其細胞銅顯著不同於其他細胞的分佈情形。此發現可能有助於闡釋，降低銅含量的癌腫療法如何起作用。該研究發現發表於2007年2月20日版的「美國國家科學院院刊」(the Proceedings of the National Academy of Sciences：PNAS)。

Finney宣稱：她們先仔細觀察，使用人類微脈管內皮細胞於特殊生長因子刺激下，約經八小時所形成如毛細管結構的血管生成模型。而後利用上述造影資源，檢視諸多元素於此些結構物中的分佈。

於此研究中，先進光子源扮演關鍵角色。Finney及其同僚所使用之先進光子源的特殊光束，採用了特殊化的光學技術，將相干的X-射線聚焦於次
微米大小的點上，藉此來光柵掃瞄樣本。藉由使用能量分散偵測器(energy-dispersive detector)收集每一點發出的螢光光譜，此些研究人員獲得了顯示諸多元素(包括磷、硫、鐵、銅及鋅等)之濃度及空間分佈的影像。 將此些元素的圖像覆疊於此些細胞的光學影像上，之後Finney及其同僚們發現了元素含量與細胞結構的相互關係。

Finney表示：此些發現極為清晰。她們觀察到80至90%的細胞銅，於前兩小時內戲劇性地積聚到，血管生成細胞所長出且相互穿越細胞膜之捲鬚狀突出物的末端。根據此觀察，銅於血管生成中，顯然扮演特殊的角色。

將此些研究擴展到活組織，Finney及其同僚們接著檢視富含新血管之乳房腫瘤組織的截面。她們再次發現，非血管化的區域與完全長成血管的區域相較下，於組織遭新血管入侵之區域中的細胞顯現，銅積聚於此些細胞邊緣及緊鄰任何清晰可見之細胞結構的外圍區。此發現有何意涵？

根據Finney的說法，此些發現增進了她們對於從人體移除銅，如何能有助於阻止血管生成的瞭解。倘若有藥物能被用來中止血管生成期間所不可或缺的銅，則能停止此過程而防止腫瘤成長。

該研究的意涵不止於對血管生成的影響。其所揭露攸關細胞銅的動態(dynamics)，在與金屬結合之蛋白質中的金屬含量調節上，也具有廣泛的意涵。血管生成期間，倘若於細胞銅被儲存及使用的地方能那麼迅速地發生此類戲劇性變化，則細胞中諸如銅等金屬離子與蛋白質及結合此些蛋白質之大分子的交互作用本身，必定具有極不固定的動態。

該研究及先進光子源的使用是由美國能源部科學局所贊助。


原文網址: http://www.anl.gov/Media_Center/News/2007/news070226.html
翻譯:peregrine