通过非共振拉曼光谱对人体视网膜进行无标记原位分子分析

在视力衰退前捕捉微小变化

许多眼部和脑部疾病在视力模糊或记忆力减退被察觉之前，就已悄然损伤神经细胞。等到常规眼部扫描显示可见损伤时，许多损害已不可逆转。本研究探讨一种基于光学的技术，能够在无需染料或注射的情况下读取眼内活组织的化学成分。目标是在视网膜——位于眼后方的薄神经层，同时也是观察大脑的便利“窗口”——中发现非常早期的疾病预警信号。

温和的光，倾听分子

研究人员使用一种称为拉曼光谱学的方法，该方法使用安全的窄束激光光源。当这束光照射组织时，大部分光被原样散射回去，但极少量会与分子相互作用并以略微偏移的颜色返回。这些偏移形成一种条形码，反映出脂类、蛋白质、糖类和DNA构件等大类化学基团的存在。由于不需要对比染剂或物理接触，这一方法天然温和且无标记，适合在人群中进行重复测量。

寻找视网膜的安静角落

此前在活体眼中尝试使用该技术时遇到一个主要障碍：中央视网膜中色素的强烈天然荧光会淹没微弱的分子信号。在本研究中，团队在一名志愿者的眼后多位置上仔细扫描，并用常规成像引导激光点位。他们发现几乎所有区域都会产生压倒性的背景光，唯独一个关键区域例外：视神经乳头，即视网膜神经纤维汇集并离开眼球的部位。在此处，有问题的色素自然缺失，使分子信号得以清晰显现，并揭示与脂类、蛋白质、糖类和遗传物质相关的特征。

随时间观察单只眼睛

确定这一“甜点”位置后，科学家在同一受试者身上在四个月内分七次重复测量相同区域。他们使用先进的数据清理方法去除噪声读数并校正整体亮度的小幅变化。所得的分子指纹在各次访问之间高度一致，证实该方法具备实用的稳定性。同时，信号的某些部分显示出真实变化，提示诸如某些脂类、糖类和氨基酸等成分的波动，这可能反映了这一视觉通路交汇处神经细胞活动及支持细胞的自然起伏。

追踪衰老的化学足迹

为了解该光学指纹是否可用于追踪眼部神经组织随年龄的变化，团队随后检查了21名健康志愿者，年龄范围从二十多岁到七十多岁。对每位受试者，他们在视神经乳头记录了若干光谱，并比较了三个年龄组：45岁以下、中年和65岁以上。统计分析显示，即便所有参与者在临床上均为正常，光谱仍按年龄不同呈现聚类差异。尤其是与某些脂类（例如类胆固醇分子和细胞膜成分）相关的信号随着年龄趋于增强，而受蛋白质和DNA相关结构影响的谱带则趋于减弱。总体来看，这些变化指向随年龄增长神经组织化学景观的渐进重塑。

这对眼部与脑部健康意味着什么

通过证明可安全地从活体受试者的视神经乳头测得清晰且可重复的分子指纹，本研究为一种新型眼部检查奠定了基础。未来医生或许可以不必等待神经层明显变薄，而是监测在如青光眼、年龄相关黄斑变性或甚至在眼中留下痕迹的脑部疾病等情况中更早出现的细微化学变化。作者也提醒，单纯衰老本身就会导致可测量的视网膜化学变化，因此未来工作需谨慎区分正常衰老模式与真实的疾病信号。尽管如此，这种无标记技术为更早、更精确地发现眼与脑神经损伤提供了一条有前景的途径。

引用: Sentosa, R., Kendrisic, M., Salas, M. et al. Label-free in vivo molecular profiling of the human retina by non-resonant Raman spectroscopy. Commun Biol 9, 511 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09744-2

关键词: 视网膜, 拉曼光谱, 视神经乳头, 分子成像, 衰老