新穎的成像技術(shù)為手術(shù)室?guī)砹嗽\斷潛力

由Stephen Boppart教授領(lǐng)導(dǎo)的伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校的一個研究小組成功地將人乳房組織的腫瘤微環(huán)境可視化，這是在手術(shù)室中從患者手術(shù)切除后不久。研究人員使用Boppart實(shí)驗(yàn)室開發(fā)的新型便攜式光學(xué)成像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)。

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這項(xiàng)工作在12月19日在線發(fā)表在Science Advances上的一篇論文中得到了報(bào)道，標(biāo)志著向癌癥研究人員提供了一種跟蹤腫瘤進(jìn)展的新工具和醫(yī)生組織病理學(xué)和診斷新技術(shù)的重要一步。

通常，診斷癌癥的過程需要幾天時(shí)間。外科醫(yī)生首先移除組織樣本，然后用化學(xué)染料處理; 之后，將樣本送到病理學(xué)家進(jìn)行檢查和隨后的診斷。

“我們相信捕獲新鮮移植或活檢組織標(biāo)本中的動態(tài)細(xì)胞和分子特征包含有價(jià)值的診斷和預(yù)后信息，當(dāng)樣本被放置在固定劑中并且基本上被快速殺死以保存結(jié)構(gòu)時(shí)，這些信息目前丟失，”Boppart說。他還是伊利諾伊州貝克曼高級科學(xué)與技術(shù)研究所的教員，以及電氣與計(jì)算機(jī)工程(ECE)和卡爾伊利諾伊醫(yī)學(xué)院的教授。“我們的成像平臺和方法使我們能夠在程序點(diǎn)實(shí)時(shí)提取這些新信息。”

Boppart的便攜式光學(xué)成像系統(tǒng)使用精確的光脈沖以四種方式同時(shí)對組織成像，使他的團(tuán)隊(duì)能夠研究構(gòu)成腫瘤微環(huán)境的細(xì)胞和組織內(nèi)的并發(fā)過程。例如，膠原纖維呈綠色; 彈性蛋白纖維和含黃素腺嘌呤二核苷酸的細(xì)胞質(zhì)呈黃色; 細(xì)胞膜，脂質(zhì)邊界和細(xì)胞外囊泡(EV)以洋紅色出現(xiàn); 細(xì)胞和脂質(zhì)中的煙酰胺腺嘌呤二核苷酸以青色出現(xiàn)。

該團(tuán)隊(duì)在乳腺癌手術(shù)期間證實(shí)了他們在卡爾基金會醫(yī)院手術(shù)室的成像系統(tǒng)的可行性。在提取病變組織的30分鐘內(nèi)，研究人員能夠識別特定的組織特征，包括與構(gòu)成腫瘤微環(huán)境的單個細(xì)胞內(nèi)的代謝活動相關(guān)的分子特征。

研究人員還對測量腫瘤相關(guān)的細(xì)胞外囊泡(EVs)感興趣，這些細(xì)胞外囊泡已知會促進(jìn)癌癥的擴(kuò)散。

“電動汽車確實(shí)在癌癥發(fā)展過程中起著至關(guān)重要的作用，”該研究論文的第一作者，ECE研究生Yi“Edwin”Sun說。“量化EV密度可能會成為未來癌癥診斷的潛在生物標(biāo)志物。”

作為他們研究的一部分，他們還收集并成像了外科醫(yī)生在減少乳房的過程中從無癌患者身上移除的健康乳房組織。

在兩種類型組織的比較中，他們發(fā)現(xiàn)癌組織和健康組織之間的EV密度存在明顯差異。例如，癌組織表現(xiàn)出增加的EV密度并且具有較短的腫瘤與邊緣距離。

“我們觀察到的關(guān)于細(xì)胞外囊泡的意義重大，但只能用我們的新系統(tǒng)準(zhǔn)確確定，”Sun說，并指出在手術(shù)室中部署的其他便攜式光學(xué)成像系統(tǒng)如何都用熒光染料或有毒紫外線改變組織樣本光。“我們的成像技術(shù)與當(dāng)前的癌癥治療程序配合良好，并且沒有任何形式的擾動。”

根據(jù)Boppart的說法，該團(tuán)隊(duì)的未來計(jì)劃包括將成像系統(tǒng)應(yīng)用于通過針頭活組織檢查程序獲得的組織樣本，這些程序通常在門診環(huán)境中進(jìn)行。他們還將繼續(xù)在手術(shù)室的樣本上使用該系統(tǒng)。

該成像系統(tǒng)在論文中描述，“通過無標(biāo)記非線性成像對腫瘤微環(huán)境進(jìn)行術(shù)中可視化和細(xì)胞外囊泡的定量”，該文章于2018年12月19日在線發(fā)表。

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