Abstract

A single-cell diagnostic technique for epithelial cancers is developed by utilizing laser trapping and Raman spectroscopy to differentiate cancerous and normal epithelial cells. Single-cell suspensions were prepared from surgically removed human colorectal tissues following standard primary culture protocols and examined in a near-infrared laser-trapping Raman spectroscopy system, where living epithelial cells were investigated one by one. A diagnostic model was built on the spectral data obtained from 8 patients and validated by the data from 2 new patients. Our technique has potential applications from epithelial cancer diagnosis to the study of cell dynamics of carcinogenesis.

© 2006 Optical Society of America

Full Article  |  PDF Article

References

  • View by:
  • |
  • |
  • |

  1. Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
    [CrossRef]
  2. Z. J. Smith and A. J. Berger, Opt. Lett. 30, 1363 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  3. Y. Wu and J. Y. Qu, Opt. Lett. 30, 3045 (2005).
    [CrossRef] [PubMed]
  4. C. Xie, M. A. Dinno, and Y. Q. Li, Opt. Lett. 27, 249 (2002).
    [CrossRef]
  5. J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
    [CrossRef]
  6. K. G. MacLeod and S. P. Langdon, Methods Mol. Biol. 88, 17 (2004).
  7. J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
    [CrossRef]
  8. G. Deinum, D. Rodriguez, T. J. Romer, M. Fitzmaurice, J. R. Kramer, and M. S. Feld, Appl. Spectrosc. 53, 938 (1999).
    [CrossRef]

2006 (1)

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

2005 (3)

2004 (1)

K. G. MacLeod and S. P. Langdon, Methods Mol. Biol. 88, 17 (2004).

2003 (1)

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

2002 (1)

1999 (1)

Backman, V.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Berger, A. J.

Chan, J. W.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Chen, K.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Deinum, G.

Deng, J. L.

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

Dinno, M. A.

Feld, M. S.

Fitzmaurice, M.

Goldberg, M. J.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Huser, T.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Ihara, K.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Kim, Y. L.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Kramer, J. R.

Kromin, A. K.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Lane, S. M.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Langdon, S. P.

K. G. MacLeod and S. P. Langdon, Methods Mol. Biol. 88, 17 (2004).

Li, Y. Q.

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

C. Xie, M. A. Dinno, and Y. Q. Li, Opt. Lett. 27, 249 (2002).
[CrossRef]

Liu, Y.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

MacLeod, K. G.

K. G. MacLeod and S. P. Langdon, Methods Mol. Biol. 88, 17 (2004).

Qu, J. Y.

Rodriguez, D.

Romer, T. J.

Roy, H. K.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Smith, Z. J.

Taylor, D. S.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Wali, R. K.

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

Wang, Y. Z.

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

Wei, Q.

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

Wu, Y.

Xie, C.

Zhang, M. H.

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

Zwerdling, T.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

Appl. Spectrosc. (1)

Biophys. J. (1)

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerdling, S. M. Lane, K. Ihara, and T. Huser, Biophys. J. 90, 648 (2006).
[CrossRef]

IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. (1)

Y. L. Kim, Y. Liu, R. K. Wali, H. K. Roy, M. J. Goldberg, A. K. Kromin, K. Chen, and V. Backman, IEEE J. Sel. Top. Quantum Electron. 9, 243 (2003).
[CrossRef]

J. Raman Spectrosc. (1)

J. L. Deng, Q. Wei, M. H. Zhang, Y. Z. Wang, and Y. Q. Li, J. Raman Spectrosc. 36, 257 (2005).
[CrossRef]

Methods Mol. Biol. (1)

K. G. MacLeod and S. P. Langdon, Methods Mol. Biol. 88, 17 (2004).

Opt. Lett. (3)

Cited By

OSA participates in CrossRef's Cited-By Linking service. Citing articles from OSA journals and other participating publishers are listed here.

Alert me when this article is cited.


Figures (2)

Fig. 1
Fig. 1

(a) Average spectra of cancerous cells (red line) and normal cells (green line); (b) their differences (cancerous–normal). (c), (d), and (e) are the 2nd, 3rd, and 4th principal components (scaled by a factor 0.1), respectively.

Fig. 2
Fig. 2

Performance of the diagnostic model. (a) ROC curves for this model (solid curve) and two indistinguishable populations (dashed line); (b) scatter plot for the validation cases. The diagnostic line is given by Eq. (1) with p = 0.5 .

Equations (1)

Equations on this page are rendered with MathJax. Learn more.

ln [ p ( 1 p ) ] = 0.07868 + 24.38 P C 2 + 22.35 P C 3 + 24.47 P C 4 .

Metrics