iScience | 紫外反射病理成像技術(shù)
近日,中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院鄭煒研究員團(tuán)隊在iScience上發(fā)表了題為“Rapid and label-free histological imaging of unprocessed surgical tissues via Dark-field Reflectance Ultraviolet Microscopy”的文章,報道了一種可用于術(shù)中病理評估的快速病理組織成像方法。

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術(shù)中病理評估是腫瘤切緣判斷的可靠標(biāo)準(zhǔn),也是指導(dǎo)外科醫(yī)生手術(shù)和治療方案的重要依據(jù)。常規(guī)的組織病理學(xué)分析是基于石蠟包埋制片,該過程包括固定、脫水、切片、染色等繁瑣、耗時的操作步驟,需要幾天時間才能得到病理圖像,無法提供術(shù)中指導(dǎo),僅能作為術(shù)后評估方案。目前,臨床手術(shù)中往往采用冰凍切片技術(shù)來提供術(shù)中病理圖像,但該技術(shù)也仍需30分鐘左右的時間才能獲得病理評估結(jié)果;而且由于組織中水和脂肪的存在,冰凍切片的圖像往往含有較大的偽影,影響病理特征的準(zhǔn)確判別。
針對這一問題,葉世蔚博士(第一作者)、鄭煒研究員(通訊作者)等人提出了一種可用于快速病理組織評估的暗場反射紫外光學(xué)顯微成像技術(shù)(Dark-field Reflectance Ultraviolet Microscopy, DRUM)(圖1)。
DRUM成像是基于260-nm紫外LED斜照明的寬場成像,在消除鏡面反射和組織散射的基礎(chǔ)上,利用細(xì)胞核吸收紫外光產(chǎn)生的暗信號和細(xì)胞核外組分由于折射率差異而產(chǎn)生的不同強(qiáng)度漫反射信號來提供圖像對比度。因此,DRUM成像技術(shù)不僅能在無需物理切片和染色操作的前提下、在2-3分鐘的周期時間內(nèi)實現(xiàn)厚生物組織的快速成像(目前已知的周期時間最短的病理組織成像方法),而且能以亞細(xì)胞水平分辨率提供包括細(xì)胞核在內(nèi)的多種病理特征信息。
基于DRUM成像技術(shù),研究團(tuán)隊在小鼠多種器官組織上區(qū)分了正常和腫瘤細(xì)胞,并提取了如細(xì)胞核間距、細(xì)胞核尺寸等定量病理特征。進(jìn)一步地,研究團(tuán)隊與醫(yī)院開展合作,針對術(shù)中切除的腦組織和乳腺組織進(jìn)行了臨床應(yīng)用探索研究。可以發(fā)現(xiàn),DRUM成像技術(shù)不僅能揭示臨床樣品上纖維占位、間質(zhì)反應(yīng)等明顯的腫瘤組織特征,還能從亞細(xì)胞水平識別腫瘤細(xì)胞,并進(jìn)行腫瘤亞型診斷(如腦膜瘤診斷)。該結(jié)果不僅與金標(biāo)準(zhǔn)的石蠟制片評估結(jié)果高度吻合,而且診斷結(jié)果得到病理醫(yī)生的認(rèn)可。此外,DRUM成像技術(shù)可以與現(xiàn)有的臨床病理組織分析流程相兼容,而且系統(tǒng)簡單、成本低、易于操作,具備很強(qiáng)的臨床轉(zhuǎn)化價值。該工作提供了一種快速的病理成像工具,可以助力術(shù)中決策,減少病人身體和心理上的痛苦,對臨床醫(yī)學(xué)具有重要意義。
該工作得到了國自然重大科研儀器、國自然重大研究計劃以及廣東省重點實驗室等項目的支持,由中國科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院、深圳大學(xué)總醫(yī)院和中山大學(xué)孫逸仙紀(jì)念醫(yī)院聯(lián)合完成。

圖1 用于快速術(shù)中病理評估的暗場反射紫外光學(xué)成像技術(shù)(DRUM),可在2-3分鐘的周期時間內(nèi)對新鮮切除、未處理的厚生物組織樣品進(jìn)行快速、無標(biāo)記成像,并特異性地區(qū)分細(xì)胞核等多種病理特征。
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