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显微镜检技术能为活检提供更多信息

由国际医疗资讯本刊作者
发布在07 Sep 2017
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图片:扩展病理学(ExPath)技术使用三维核可视化方法揭示扩大的乳腺癌组织(照片由Ludwig Institute for Cancer Research提供)。
图片:扩展病理学(ExPath)技术使用三维核可视化方法揭示扩大的乳腺癌组织(照片由Ludwig Institute for Cancer Research提供)。
显微镜扩张技术(ExM)是一种通过放大标本改进光学显微镜分辨率的方法,但还未应用于临床组织样本。在本ExM方法中,将一份组织样本扩大到原本体积的100倍后再成像。
这种扩展允许科学家使用传统光学显微镜就能看清使用昂贵的高分辨率电子显微镜才能看清的特征。还能揭示更多电子显微镜不能提供的分子信息。
Massachusetts Institute of Technology(Cambridge,MA,USA)的科学家和同事们开发了一种临床优化的ExM,支持对人组织样本进行纳米级成像,这些组织样本经福尔马林固定,用石蜡包埋,用苏木精和伊红染色,或鲜品冷冻。这种方法被称为细胞扩张病理学(ExPath),将临床样品转化为ExM兼容状态,然后使用ExM方案和蛋白锚定及临床样品的优化机械均匀化步骤。
该团队使用该方法检验早期乳腺病灶患者的组织样本。预测这些病灶是否会恶化的一种方法是评估细胞核形态。有非典型细胞核的良性病灶进展为癌症的可能性约是有典型细胞核的良性病灶的五倍。但是,多项研究已揭示,不同病理学家评估有非典型核的良性病灶进展为癌症的可能性结果有明显的差异,可能导致诊断不准确和实施非必要性手术。ExPath使用传统的衍射极限显微镜、标准抗体和原位杂交试剂荧光DNA,能对完整的组织形成分辨率约为70nm的图像。
扩展组织样本后,科学家使用学习了算法的机器对其进行分析,能基于几十种特征(包括方向、直径和与真圆度偏离的程度)对核进行分级。该算法能辨别可能成为侵袭性疾病和不可能成为侵袭性疾病的病灶,准确度为93%,相比之下,对非扩展组织的诊断准确度仅为71%。他们还能分析有肾病综合征的患者的肾组织样品,能将扩展组织样本成像给科学家团队(包括病理学家和非病理学家),该团队鉴别疾病组织的整体准确度为90%,相比之下,非扩展组织样品的鉴别准确度仅为65%。
Edward S. Boyden博士,一名生物工程教授和本研究的第二作者说,“现在您无需电子显微镜就能诊断肾病,电子显微镜是一种非常昂贵的机器。您能使用几种化学物质和一部光学显微镜完成这种检查。如果您能将一个组织的体积扩大100倍,所有其他方面保持不变,您就能获得100倍信息。”本研究已发表于2017年7月17日刊的Nature Biotechnology(自然生物技术)杂志。

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