3D成像在腫瘤及病理組織中的應(yīng)用
常規(guī)的組織學(xué)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(shù)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(jié)了組織透明化、成像技術(shù)及3D成像的新應(yīng)用等。
組織透明化方法在近十年內(nèi)迅速發(fā)展，各種化合物的聯(lián)合使用已被廣泛用于減少光散射和光吸收，并增加光學(xué)顯微鏡在成像中的成像深度。雖然組織透明化最初由神經(jīng)科學(xué)家用于描繪小鼠中樞和外周的神經(jīng)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(xué)、免疫學(xué)、腫瘤學(xué)和腫瘤機理等多種學(xué)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(jié)構(gòu)、細胞異質(zhì)性、表征腫瘤微環(huán)境和評估腫瘤模型的治療反應(yīng)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(zhì)性及致密的結(jié)構(gòu)首先需選擇適當?shù)耐该骰绞健＝酉聛恚髡呓榻B了3D成像在腫瘤研究中的應(yīng)用：
1.成像并定量：2D成像無法避免因切片帶來的數(shù)據(jù)缺失，3D成像則可以很直接的進行數(shù)據(jù)定量[2]；
2.腫瘤結(jié)構(gòu)：3D成像有助于從細胞轉(zhuǎn)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(guān)，3D成像有助于評估抗血管生成的治療反應(yīng)[4]；
此外，對完整組織的3D成像也有助于對于腫瘤的轉(zhuǎn)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(guān)的病理研究；3D組織病理學(xué)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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1.成像并定量：2D成像無法避免因切片帶來的數(shù)據(jù)缺失，3D成像則可以很直接的進行數(shù)據(jù)定量[2]；
2.腫瘤結(jié)構(gòu)：3D成像有助于從細胞轉(zhuǎn)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(guān)，3D成像有助于評估抗血管生成的治療反應(yīng)[4]；
此外，對完整組織的3D成像也有助于對于腫瘤的轉(zhuǎn)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(guān)的病理研究；3D組織病理學(xué)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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