超顯微技術有助於三維可視化腫瘤組織

2020-11-23 騰訊網

赴美醫療服務機構和生元國際了解到,在癌症手術後,關鍵的問題是:是否有可能留下可以繼續生長的癌細胞,還是整個腫瘤都被切除了?為了找到答案,病理學家對腫瘤進行了檢查。

到目前為止,都是製作薄片,然後在顯微鏡下進行分析。維也納大學(Vienna)和慕尼黑大學(TU Munich)共同開發的一項新技術,現在可能引發病理學上的一場革命:用一種特殊的超顯微鏡,使腫瘤組織變得透明並被照亮。

這使得在3D中分析所有切除的組織成為可能,而不需要切開腫瘤。這樣,診斷的可靠性可以大大提高。這項新技術已經發表在《自然科學報告》雜誌上。

可以拯救生命的組織樣本

在顯微鏡下,你可以看到被切除的腫瘤是否被一層健康組織所包圍。如果是這樣,病人通常只需要康復。如果不是這樣,可能需要進行後續手術或額外的放射治療。尤其是乳腺癌手術後,這種情況經常發生。」Hans Ulrich Dodt,固體電子學研究所教授

問題是,不可能用這種方法完全檢查整個腫瘤。「通常,每5毫米製作一個約4微米厚的切片。這意味著實際上只檢查了整個腫瘤體積的千分之一。」在關鍵區域,可以選擇更細的間距,但不可能用這種方法研究整個組織。

然而,在超顯微技術的幫助下,現在有可能使整個腫瘤在三維中可見——Inna Sabdyusheva在她的論文中對此進行了研究(在維也納理工大學和維也納醫學大學的大腦研究中心)。她開發了一種化學方法來「清除」乳腺癌樣本——它們變得透明,但結構保持不變,癌細胞仍然可以被識別。

然後在超顯微鏡下檢查透明的樣品。一層所謂的「光板」,一層薄薄的雷射束,穿透組織。然後,樣本被一層一層地分析,計算機就可以顯示出腫瘤的任何切片,儘管它從來沒有被切過。通過這種方式,我們獲得了以前不可能的洞見:例如,在一些組織樣本中,可以看到被癌細胞堵塞的乳管。

Inna Sabdyusheva的工作所基於的化學過程是由Klaus Becker在TU Wien開發的。同一研究小組的Saideh Saghafi構建了一種特殊的光學系統,可以產生特別長而薄的光片。這對目前的工作至關重要——這種顯微鏡方法的解析度取決於光板的厚度。

這些調查是與慕尼黑工業大學病理研究所密切合作進行的,該研究所也提供了大部分乳腺癌手術的腫瘤碎片。維也納綜合醫院的外科診所也提供其他類型的腫瘤。

革命病理學

Hans- Ulrich Dodt說:「我們相信,這種方法將徹底改變病理學。」「在比以前更短的時間內,考試的可靠性就會提高。」此外,新的3D方法也將為未來的癌症發展提供全新的視角。

由於現在第一次有可能在人體手術標本中顯示癌細胞的擴散,對腫瘤生物學的理解也將取得重大進展。

新的三維腫瘤顯微鏡應該使病理學工作更容易。

「未來病理學家將能夠用滑鼠滾動瀏覽圖像,而不是在顯微鏡下檢查大量的組織切片,就像今天的放射學家工作一樣,」Hans-Ulrich Dodt說。在這個過程中產生的大量圖像數據也為人工智慧領域開闢了全新的機會,Dodt相信:「也許這樣的電腦程式在未來可以加速和簡化腫瘤診斷。」

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