Nat. Commun.|高分辨共聚焦显微镜实现单个癌细胞检测

共聚焦显微镜（左）和NIR-nCLE（右）图像。NIR-nCLE数量比1:1000的培养皿中检测到单个肺癌细胞。

提高对癌症细胞实时体内检测的能力可以提高基于活检的诊断的准确性。宾夕法尼亚大学Abramson癌症中心的研究人员开发了一种新的技术。他们通过将一种能照亮癌细胞的成像剂与高分辨率共焦激光内窥镜（CLE）系统相结合，并证明了在活检过程中对肺癌单细胞水平的实时检测。本研究内容已发表于Nature Communications。

在医学成像领域，当使用CT扫描得到一个可疑的突出结节时，下一步应当是进行活检从而排除是否是恶性肿瘤。然而，目前的医疗技术无法在活检中提供实时诊断信息。因此，样本往往需要几天时间被送去做组织病理学分析才能够得到检测结果。而且，有些结节可能太小从而无法取出来做进一步检查，这导致了更长的诊疗时间，有可能增加进一步的手术和放射监测费用。

论文的第一作者Gregory Kennedy表示，他们通过提出点亮眼睛看不见的单细胞的新技术，使患者在癌症扩散前获得早期诊断的最佳机会。这种新方法改善了医疗人员从活检中获得的信息，提高了早期识别癌症的可能性。

新的技术平台将一个基于针头的CLE系统与帕博西尼（一种针对癌症的近红外荧光示踪剂）结合在一起，该系统经过改进后，能够探测近红外（NIR）光学信号。在他们的最新研究中，研究人员测试了这种被称为NIR-nCLE的技术能够在肺结节（一种最常见的偶发性结节）的活检中识别恶性细胞。

研究首先研究了三种超薄探头的几何形状，最后使用了一个包含10,000个光纤束的探头，其探头的成像深度为55微米，横向分辨率为3.5微米，视场为325微米。该探头与产生785 nm激光的CellVizio CLE系统一起使用。实验中，当对以1:1000的比例共同培养正常成纤维细胞和人类癌细胞成像时，NIR-nCLE可以在正常细胞中识别一个癌细胞。研究小组指出，这是一个重要发现，因为肿瘤含有大量的非恶性细胞和细胞外成分。

为了确定NIR-nCLE是否能在活检过程中区分肿瘤细胞和正常肺组织，研究人员开发了经胸和支气管镜针头活检的动物模型。在第一个模型中，他们在CT引导下进行NIR-nCLE，并在帕博西尼给药24小时后对肿瘤小鼠的肿瘤和正常肺组织进行活检。在支气管镜模型中，研究人员将小鼠的肿瘤植入毛猴的肺部，，然后通过支气管镜进行近红外NCLE和活检。

在这两个模型中，NIR-nCLE的荧光和免疫荧光显微镜评估的肿瘤恶性程度相关。为了评估NIR-nCLE的诊断性能，五位检测人员检查了所有的成像序列（22个来自恶性组织活检，22个来自非恶性组织活检）。检测人员根据荧光细胞独立地诊断了每个近红外-近红外激光成像序列，对图像进行了分类，成像总体敏感性为100%，特异性为92%。重要的是，没有假阴性的诊断，总体观察结果的一致性较好。

最后，为了评估该技术在人类肺部肿瘤活检中的表现，研究小组对五名接受肺癌手术的患者的肿瘤和正常肺组织标本进行了近红外-nCLE引导的活检。结节都是类似毛玻璃的不透明对象，并具有软组织结构，因此对诊断来说特别具有挑战性。NIR-nCLE在所有5个GGO的病变中识别出了荧光癌细胞，与组织病理学分析相比，达到了很高的诊断准确性。

五位观察人员可以将GGOs（10个标本）内的NIR-nCLE成像序列与正常肺（10个标本）的NIR-nCLE成像序列区分开来，其敏感性为100%，特异性为92%，总体诊断准确性为96%。同样，没有假阴性的诊断，而且观察结果的一致性很好。

研究人员指出，本研究通过分析肺结节作为一个测试案例，未来也希望该方法能用于其他癌症类型的早期诊断。

本项研究提高了识别和诊断癌症病变的可能性和准确性，尤其适合于体积非常小的、有可能躲避典型诊断结果的病变。本研究结果的重要性是能够实现早期阶段的肺癌诊断，从而提高癌症治愈率，缩短治疗周期。