3D成像在腫瘤及病理組織中的應用
常規(guī)的組織學檢查通常使用冷凍或石蠟包埋的樣本切片，微米級別厚度的組織切片允許對單個細胞進行標記及表征，但卻無法探知生物樣本的三維特性。切片分析只對病理樣本的局部進行了探測研究，整個病理組織中，有相當大部分的信息仍未被探索。隨著組織透明化技術的發(fā)展與光片顯微鏡的誕生，我們終于可以對完整樣本進行完整的成像表征。最近發(fā)表在Nature Reviews Cancer的一篇綜述中[1]總結了組織透明化、成像技術及3D成像的新應用等。
組織透明化方法在近十年內迅速發(fā)展，各種化合物的聯合使用已被廣泛用于減少光散射和光吸收，并增加光學顯微鏡在成像中的成像深度。雖然組織透明化最初由神經科學家用于描繪小鼠中樞和外周的神經系統(tǒng)，而近幾年的研究表明，對于組織的三維成像也可助力發(fā)育生物學、免疫學、腫瘤學和腫瘤機理等多種學科。例如腫瘤研究中，三維熒光成像已被用于評估腫瘤遷移性、腫瘤組織結構、細胞異質性、表征腫瘤微環(huán)境和評估腫瘤模型的治療反應等。
作者首先對各種透明化方法的特點進行了比較與介紹，腫瘤因其異質性及致密的結構首先需選擇適當的透明化方式。接下來，作者介紹了3D成像在腫瘤研究中的應用：
1.成像并定量：2D成像無法避免因切片帶來的數據缺失，3D成像則可以很直接的進行數據定量[2]；
2.腫瘤結構：3D成像有助于從細胞轉化、細胞骨架等腫瘤模型中進行發(fā)生、發(fā)展分析[3]；
3.脈管系統(tǒng)：脈管系統(tǒng)與腫瘤進展及侵襲性相關，3D成像有助于評估抗血管生成的治療反應[4]；
此外，對完整組織的3D成像也有助于對于腫瘤的轉移評估、深入探索腫瘤微環(huán)境；腫瘤侵襲、傳播與耐藥性相關的病理研究；3D組織病理學研究等。
參考文獻：
[1] Almagro J, Messal HA, Zaw Thin M, van Rheenen J, Behrens A. Tissue clearing to examine tumour complexity in three dimensions. Nat Rev Cancer. 2021 Jul 30. doi: 10.1038/s41568-021-00382-w. Epub ahead of print. PMID: 34331034.
[2] Wei M, Shi L, Shen Y, Zhao Z, Guzman A, Kaufman LJ, Wei L, Min W. Volumetric chemical imaging by clearing-enhanced stimulated Raman scattering microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Apr 2;116(14):6608-6617. doi: 10.1073/pnas.1813044116. Epub 2019 Mar 14. PMID: 30872474; PMCID: PMC6452712.
[3] Messal HA, Alt S, Ferreira RMM, Gribben C, Wang VM, Cotoi CG, Salbreux G, Behrens A. Tissue curvature and apicobasal mechanical tension imbalance instruct cancer morphogenesis. Nature. 2019 Feb;566(7742):126-130. doi: 10.1038/s41586-019-0891-2. Epub 2019 Jan 30. PMID: 30700911; PMCID: PMC7025886.
[4] Dobosz M, Ntziachristos V, Scheuer W, Strobel S. Multispectral fluorescence ultramicroscopy: three-dimensional visualization and automatic quantification of tumor morphology, drug penetration, and antiangiogenic treatment response. Neoplasia. 2014 Jan;16(1):1-13. doi: 10.1593/neo.131848. PMID: 24563615; PMCID: PMC3924547.
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組織透明化方法在近十年內迅速發(fā)展，各種化合物的聯合使用已被廣泛用于減少光散射和光吸收，并增加光學顯微鏡在成像中的成像深度。雖然組織透明化最初由神經科學家用于描繪小鼠中樞和外周的神經系統(tǒng)，而近幾年的研究表明，對于組織的三維成像也可助力發(fā)育生物學、免疫學、腫瘤學和腫瘤機理等多種學科。例如腫瘤研究中，三維熒光成像已被用于評估腫瘤遷移性、腫瘤組織結構、細胞異質性、表征腫瘤微環(huán)境和評估腫瘤模型的治療反應等。
作者首先對各種透明化方法的特點進行了比較與介紹，腫瘤因其異質性及致密的結構首先需選擇適當的透明化方式。接下來，作者介紹了3D成像在腫瘤研究中的應用：
1.成像并定量：2D成像無法避免因切片帶來的數據缺失，3D成像則可以很直接的進行數據定量[2]；
2.腫瘤結構：3D成像有助于從細胞轉化、細胞骨架等腫瘤模型中進行發(fā)生、發(fā)展分析[3]；
3.脈管系統(tǒng)：脈管系統(tǒng)與腫瘤進展及侵襲性相關，3D成像有助于評估抗血管生成的治療反應[4]；
此外，對完整組織的3D成像也有助于對于腫瘤的轉移評估、深入探索腫瘤微環(huán)境；腫瘤侵襲、傳播與耐藥性相關的病理研究；3D組織病理學研究等。
參考文獻：
[1] Almagro J, Messal HA, Zaw Thin M, van Rheenen J, Behrens A. Tissue clearing to examine tumour complexity in three dimensions. Nat Rev Cancer. 2021 Jul 30. doi: 10.1038/s41568-021-00382-w. Epub ahead of print. PMID: 34331034.
[2] Wei M, Shi L, Shen Y, Zhao Z, Guzman A, Kaufman LJ, Wei L, Min W. Volumetric chemical imaging by clearing-enhanced stimulated Raman scattering microscopy. Proc Natl Acad Sci U S A. 2019 Apr 2;116(14):6608-6617. doi: 10.1073/pnas.1813044116. Epub 2019 Mar 14. PMID: 30872474; PMCID: PMC6452712.
[3] Messal HA, Alt S, Ferreira RMM, Gribben C, Wang VM, Cotoi CG, Salbreux G, Behrens A. Tissue curvature and apicobasal mechanical tension imbalance instruct cancer morphogenesis. Nature. 2019 Feb;566(7742):126-130. doi: 10.1038/s41586-019-0891-2. Epub 2019 Jan 30. PMID: 30700911; PMCID: PMC7025886.
[4] Dobosz M, Ntziachristos V, Scheuer W, Strobel S. Multispectral fluorescence ultramicroscopy: three-dimensional visualization and automatic quantification of tumor morphology, drug penetration, and antiangiogenic treatment response. Neoplasia. 2014 Jan;16(1):1-13. doi: 10.1593/neo.131848. PMID: 24563615; PMCID: PMC3924547.
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