本研究開發了一種基于超聲成像的巨噬細胞追蹤技術，通過脂質微泡標記實現實體瘤內免疫細胞動態的單細胞級監測。團隊證實微泡標記不影響巨噬細胞活性、遷移能力和表型特征，其非線性聲學特性可在低機械指數（MI<0.34）下實現高特異性成像。該技術成功追蹤了靜脈注射后巨噬細胞在腫瘤微環境中的積累和外滲過程，持續時間超過8小時，為癌癥免疫治療提供了新型無創監測手段。

研究成果由Ashley Alva、Chulyong Kim、Costas Arvanitis等學者共同完成，論文《Imaging of macrophage accumulation in solid tumors with ultrasound》于2025年7月在Nature Communications期刊在線發表。

重要發現
01微泡標記的生物相容性突破
研究團隊采用FDA批準的脂質微泡（Definity）通過吞噬作用標記巨噬細胞，4小時標記效率達75.7%±9.3%。

關鍵發現包括：
細胞功能無損：遷移實驗顯示微泡標記的巨噬細胞在4T1癌細胞趨化下遷移能力與未標記細胞無差異
表型穩定性：流式細胞術證實標記后小鼠/人源巨噬細胞的M1/M2表型標志物（CD86、iNOS、CD206等）未發生顯著改變
安全成像窗口：機械指數≤0.34時，微泡振蕩僅產生諧波信號，細胞死亡率保持在3.3%±2.5%

03活體腫瘤監測應用
在4T1乳腺癌模型中獲得突破性驗證：
實時追蹤：靜脈注射后4小時腫瘤周邊信號強度激增47%
外滲證實：熒光顯微成像顯示微泡巨噬細胞穿透血管壁進入腫瘤基質
定量驗證：流式細胞術證實腫瘤內12%的巨噬細胞為標記細胞，且65%以上保持活性

創新與亮點
01突破現有技術壁壘
靈敏度革命：將超聲檢測限從傳統百萬細胞級提升至單細胞級，靈敏度比MRI/PET提升2個數量級

動態監測能力：實現8小時持續追蹤，克服了光學成像穿透深度不足和核醫學時間分辨率低的缺陷

跨物種普適性：驗證方案適用于小鼠原代巨噬細胞、人源巨噬細胞及樹突細胞

總結與展望
本研究通過微泡標記與非線性超聲成像的結合，首次實現了實體瘤中巨噬細胞的單細胞水平無創追蹤，其核心優勢在于兼顧高特異性、靈敏度與生物安全性，且設備便攜、操作簡便。這項技術不僅為理解腫瘤微環境中免疫細胞動態提供了新工具，更在癌癥診斷（如巨噬細胞密度作為預后標志物）、免疫治療監測（如CAR-巨噬細胞療法追蹤）等領域展現出巨大潛力。

未來通過優化微泡穩定性（如低擴散氣體核心）、提升成像分辨率（結合超分辨超聲），有望進一步拓展其在心血管疾病等其他領域的應用，推動無創免疫成像技術的革新。

DOI:10.1038/s41467-025-61624-1.