在腫瘤研究領(lǐng)域，深入探究腫瘤微環(huán)境對于理解腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移以及治療反應(yīng)至關(guān)重要。腫瘤微環(huán)境是一個復(fù)雜的三維生態(tài)系統(tǒng)，包含了惡性癌細胞、血管細胞、免疫細胞和基質(zhì)細胞等多種細胞類型以及細胞外基質(zhì)等非細胞組分。這些組分之間的相互作用構(gòu)成了高度扭曲且形態(tài)不規(guī)則的血管、致密的細胞外基質(zhì)沉積、隨機分布的免疫細胞以及多區(qū)域的缺氧狀態(tài)。傳統(tǒng)二維成像技術(shù)難以全面展現(xiàn)這一復(fù)雜三維生態(tài)系統(tǒng)的真實面貌。

近年來，光學組織透明化與三維熒光顯微成像技術(shù)的結(jié)合為腫瘤微環(huán)境的可視化帶來了新曙光，但其多維標記能力有限，通常只能在透明化腫瘤組織中定位3或4種細胞和非細胞組分。而近期發(fā)表在《Laboratory Investigation》上的研究成果，提出了基于發(fā)光二極管（LED）光消融的方法，有望突破這一瓶頸，為深入探究腫瘤微環(huán)境的奧秘提供了全新的視角和有力工具，開啟腫瘤精準研究與治療的新篇章，為腫瘤醫(yī)學的發(fā)展帶來新的希望。

研究背景與技術(shù)挑戰(zhàn)
腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性剖析
腫瘤微環(huán)境是一個高度復(fù)雜且動態(tài)變化的系統(tǒng)，其復(fù)雜性體現(xiàn)在細胞類型的多樣性以及細胞與非細胞組分之間的相互作用。不同類型的細胞在腫瘤微環(huán)境中扮演著不同的角色，共同影響著腫瘤的生物學行為。例如，血管細胞為腫瘤提供營養(yǎng)和氧氣，免疫細胞則可能參與腫瘤的免疫監(jiān)視或免疫逃逸，基質(zhì)細胞則對腫瘤的結(jié)構(gòu)和功能有著重要的支持作用。這些細胞與細胞外基質(zhì)等非細胞組分之間的相互作用，構(gòu)成了腫瘤微環(huán)境的獨特生態(tài)，影響著腫瘤的生長、轉(zhuǎn)移以及對治療的反應(yīng)。

技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用
LED光消融技術(shù)的開發(fā)與優(yōu)勢
為攻克三維熒光顯微成像多維標記能力受限的難題，研究團隊開發(fā)了一種高功率暖白色發(fā)光二極管（LED）光消融方法。通過構(gòu)建高功率LED光照射裝置和溫控腔室，能夠在不破壞組織和蛋白質(zhì)抗原完整性的前提下，完全消融透明化腫瘤組織中的熒光信號。這種LED光消融技術(shù)具有獨特的優(yōu)勢，其高能量光子能夠有效穿透整個透明化腫瘤組織，實現(xiàn)對多種熒光信號的全面去除，為后續(xù)的多標記染色和成像提供了良好的基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)的熒光和抗體剝離方法相比，LED光消融技術(shù)不僅操作簡便，而且能夠避免化學試劑對組織形態(tài)和抗原的潛在損害，為三維多標記成像提供了更加穩(wěn)定和可靠的實驗條件。

成像實驗與結(jié)果分析
動物實驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建與處理
為了驗證基于LED光消融的三維多標記熒光顯微成像方法在評估癌癥免疫療法方面的應(yīng)用價值，研究人員將其應(yīng)用于經(jīng)過干擾素基因刺激物（STING）激動劑DMXAA處理的小鼠乳腺腫瘤模型。實驗中，將TUBO細胞注射到小鼠的乳腺脂肪墊中，待腫瘤長到一定大小后，通過局部注射激動劑對小鼠進行治療。治療結(jié)束后，收集腫瘤組織樣本，進行后續(xù)的成像實驗。這種動物實驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建，為評估激動劑對腫瘤微環(huán)境的影響提供了可靠的實驗平臺，也為研究免疫療法的作用機制和效果評估奠定了基礎(chǔ)。

此外，在高分辨率三維圖像中，對照腫瘤中大量免疫細胞類型位于間質(zhì)區(qū)域，而在激動劑處理后的腫瘤中，細胞毒性T淋巴細胞（CTLs）的體積百分比顯著增加，與CK8+癌細胞相互作用的CTLs體積百分比也大幅上升，表明激動劑治療增強了腫瘤中CTLs的浸潤，并通過CTL介導(dǎo)的免疫反應(yīng)消除了癌細胞。這些實驗結(jié)果不僅驗證了基于LED光消融的三維多標記成像技術(shù)的可行性和有效性，還展示了其在評估免疫療法效果方面的巨大潛力。

總結(jié)與展望
該研究成功開發(fā)了一種基于LED光消融的循環(huán)工作流程，用于光學透明化腫瘤組織的三維多標記熒光顯微成像，為深入探究腫瘤微環(huán)境的復(fù)雜性和腫瘤對治療的響應(yīng)提供了創(chuàng)新性工具。這一方法突破了傳統(tǒng)三維熒光顯微成像在多維標記能力上的限制，實現(xiàn)了在單個厚腫瘤切片中對多種細胞標記的高分辨率三維可視化和定量空間分析。在臨床應(yīng)用方面，該技術(shù)有望為腫瘤的精準診斷和個性化治療提供更加詳細和準確的腫瘤微環(huán)境信息，幫助醫(yī)生制定更加有效的治療方案。未來，隨著光消融時間的進一步縮短和高通量組織處理系統(tǒng)的開發(fā)，該技術(shù)有望實現(xiàn)對大型體積腫瘤組織的自動化高通量三維多標記成像。這將進一步拓展其在腫瘤研究中的應(yīng)用范圍，推動腫瘤精準醫(yī)學的發(fā)展，為揭示腫瘤微環(huán)境的奧秘、發(fā)現(xiàn)新的治療靶點以及優(yōu)化免疫療法策略提供更加強大的技術(shù)支持，助力科學家們在抗癌道路上不斷邁進，為腫瘤患者的精準診斷和個性化治療帶來新的希望。

DOI:10.1016/j.labinv.2024.102072.