小鼠肿瘤区域

肿瘤免疫疗法是当前肿瘤治疗领域中最具前景的研究方向之一，已发展成为继手术、化疗和放疗之后的第四种肿瘤治疗模式。肿瘤免疫学治疗的方法种类繁多，目前各大医药研发企业的关注焦点主要包括：免疫检查点抗体药物，CAR-T疗法，溶瘤病毒等等，但新型的免疫疗法如何进行可靠有效的临床前效果评估，是推进肿瘤免疫疗法的一关键节点。百奥赛图自主研发了一系列免疫检查点人源化小鼠，为免疫检查点抗体药物筛选提供了可靠的体内药效模型，此外基于重度免疫缺陷B-NDG小鼠建立的免疫系统人源化小鼠模型也为药物验证提供了更多的选择。本期转化医学系列webinar邀请到的是百奥赛图药理药效事业部总监郭雅南博士，郭博士将给大家介绍：1. 免疫检查点抗体单用或联用在体内药效筛选的策略2. 利用免疫重建小鼠和B-hCD3e人源化小鼠进行双特异性抗体的体内药效评估与毒性检测3. 利用重度免疫缺陷小鼠B-NDG小鼠对CAR-T药物进行体内药效评估与毒性检测转化医学系列网络讲座第五期讲座题目：人源化模式小鼠在肿瘤免疫药物研究中的应用讲座时间：7月25日下午14:00-15:00主讲人：郭雅南 博士（百奥赛图）讲座形式：网络讲座，手机或PC即可参与（会议链接和如下报名链接相同）即刻报名扫描下方二维码主讲人简介郭雅南 博士百奥赛图 药理药效事业部总监清华大学生物科学与技术系本科；美国罗切斯特大学神经生物学/药理学博士学位；2009-2013年，在哈佛大学医学院伯明翰妇女医院转化医学系从事博士后研究工作；2014年回国，担任百奥赛图基因生物技术有限公司研发部副总监。拥有10多年癌症生物学和神经生物学的研究经验，现担任药理药效事业部总监。更多转化医学系列网络讲座安排，具体时间以珀金埃尔默微信推送时间为准。敬请关注！主题预计时间高内涵筛选助力个性化癌症医疗8月小分子激酶抑制剂研究最新进展9/19/2019使用Alpha技术研究RNA甲基化“橡皮擦” （ALKBH5）10/24/2019研究蛋白相互作用就是这么简单11/7/2019细胞成像分析前沿应用案例心得分享11/28/2019原来药物研发还可以这样做——基于表型筛选的药物研发11月小动物活体成像技术助力脑靶向载体的研究12/19/2019关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

近几年具有出色变形能力和可控性的磁流体机器人受到广泛关注。然而，这些研究大多是在体外进行的，将磁流体用于体内医疗应用仍然是一个巨大的挑战。同时，将磁流体机器人应用于人体也需要解决许多关键问题。本研究创建了基于磁流体的毫米机器人，用于体内肿瘤靶向治疗，其中考虑了生物相容性、可控性和肿瘤杀伤效果。针对生物相容性问题，磁流体机器人使用玉米油作为基载液。此外，该研究使用的控制系统能够在复杂的生物介质中实现对机器人的三维磁驱动。利用1064纳米的光热转换特性，磁流体机器人可以在体外杀死肿瘤细胞，在体内抑制肿瘤体积、破坏肿瘤间质、增加肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞增殖。这项研究为基于磁流体的毫米机器人在体内实现靶向治疗提供了参考。近日，北京航空航天大学机械学院冯林课题组提出了一种通过具有生物相容性的磁流体机器人实现肿瘤的光热治疗方法。该方法将磁流体的基载液改为具有生物相容性的植物油，通过三维电磁控制系统实现磁流体机器人的靶向控制，对该种磁流体机器人在体外与体内的生物相容性和光热肿瘤杀伤效果进行了细致的研究。本研究中的所有3D模型均使用摩方精密nanoArch® S140设备打印。相关研究内容以“Biocompatible ferrofluid-based millirobot for tumor photothermal therapy in Near-Infrared II window”为题发表在《Advanced Healthcare Materials》期刊上，冯林教授为通讯作者，硕士生纪易明为第一作者。图1.用于近红外 II 窗口肿瘤光热治疗的生物兼容磁流体液滴机器人（BFR）概念图。图2. BFR表征。(A)Fe3O4纳米粒子的 XRD 图。(B)Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(C)油酸包裹Fe3O4纳米颗粒的傅立叶变换红外图。(D) BFRs 中纳米粒子的透射电子显微镜（TEM）结果。(E) 所制备磁流体的磁滞线。(F) 磁流体的紫外-可见-近红外吸收光谱。(G) 不同浓度的BFR在 1064 纳米近红外照射下的温度曲线。(H) 5个加热-冷却循环过程中BFR的光热稳定性研究。该研究制备了一种生物相容性磁流体（BFR），并对其进行了详细表征，如图2所示。该生物相容性磁流体由超顺磁性纳米颗粒（磁响应组分）和生物相容性植物油（基载液）构成。双层的油酸包裹磁颗粒使磁流体获得较好的稳定性。磁滞回线展现出该磁流体良好的磁响应能力。红外吸收光谱和光热升温曲线体现了该磁流体较好的光热转换效率和光热稳定性。图3. BFR在体外模拟血液循环环境中的运动。(A) BFR 可被控制移动到全血环境中三维血管模型的任意分支。比例尺：5 毫米：(B) BFR 在肝门静脉血管模型中的运动控制，显示了 BFR 由于可变形性和分裂能力而在血管中的可移动性。比例尺：2 毫米。(C) 磁流体机器人越过障碍物的侧面示意图。(D) BFR 在磁阻力作用下穿过障碍物和心脏组织表面的沟槽。(E) BFR 超声成像示意图。比例尺：5 毫米：(F) BFR 在一块牛心血管组织的内表面形成一个稳定的球体。(G) 超声成像视频快照，显示运动控制过程中 BFR 在不同时间的位置。比例尺：2 毫米。(H) BFR 在全血环境中逆流而上。比例尺：1 毫米。同时该研究对BFR在针对模拟体内靶向治疗环境的运动控制进行了详细研讨。通过四线圈三维电磁系统，磁流体机器人可以实现高精度三维运动控制。由于其具有极强的变形、分裂和融合能力，BFR可以在更为复杂的血管环境（如模拟肝门静脉模型）中运动，以及逆血流的运动。此外，因所选磁流体基载液材为有机液体，该种磁流体并不会与血管和心脏内壁发生粘连，可以实现在血管中和心脏表面的运动控制。磁颗粒与体内环境的密度差异也使得超声成像对BFR在体内的位置进行实时显示。图4. 体内肿瘤杀伤实验。(A) 各实验组裸鼠在治疗六天后的肿瘤情况，(B) 体重曲线。(C) 肿瘤大小曲线。(D) 六天治疗后离体肿瘤组织的体积统计。(E) 小鼠肿瘤切片的 H&E 染色结果。比例尺：50 微米。(F) 和 (G) 肿瘤切片的 TUNEL 和 KI67 染色结果。黑色背景图像为荧光图像，白色背景图像为特征荧光图像。比例尺：100 μm。此外，该种磁流体对体内肿瘤的治疗效果得到了验证。通过小鼠实验可以观察到治疗组小鼠的肿瘤体积有明显的减小。在染色结果中治疗组也展现出了对肿瘤组织的杀伤和抑制生长效果。

据《科学进展》杂志2日在线报道，美国莱斯大学的生物工程师表示，他们使用针头大小的可植入“药物工厂”持续提供高剂量白细胞介素-2，在短短6天内根除了小鼠体内的晚期卵巢癌和结直肠癌。该疗法或在今年晚些时候开始人体临床试验。白细胞介素-2是一种可激活白细胞以对抗癌症的天然化合物。试验使用的药珠可通过微创手术植入，每个都含有可产生白细胞介素-2的细胞，这些细胞被包裹在保护壳中。莱斯大学生物工程助理教授奥米德魏瑟的实验室研发了这种治疗方法。他说，人体临床试验最早可能在今年秋天开始。该团队只选择了已证明可安全用于人体的成分，并在多项测试中证明了新疗法的安全性。魏瑟说：“我们只给一次药，但‘药物工厂’每天都在生产药物，直到癌症被消除。一旦确定了正确的剂量，即需要多少家‘药物工厂’，我们就能够根除全部的卵巢癌和7/8的结肠直肠癌。”在新发表的研究中，研究人员将产生药物的珠子植入在肿瘤旁边和腹膜内，腹膜是一种支持肠道、卵巢和其他腹部器官的囊状内层，植入的白细胞介素-2集中在肿瘤内，并限制在其他地方暴露。该研究合著者、美国MD安德森癌症中心妇科肿瘤学和生殖医学教授埃米尔贾再瑞博士说：“免疫治疗领域的一个主要挑战是增加肿瘤炎症和抗肿瘤免疫，同时避免细胞因子和其他促炎药物的全身副作用。在这项研究中，我们证明了‘药物工厂’可在几种小鼠模型中进行可调节的白细胞介素-2局部给药和根除肿瘤。”白细胞介素-2是一种细胞因子，一种免疫系统用来识别和对抗疾病的蛋白质。这是一种FDA批准的癌症治疗方法，但研究人员表示，与现有的白细胞介素-2治疗方案相比，“药物工厂”引发了更强的免疫反应，因为药珠直接提供更高浓度的蛋白质到肿瘤。研究人员称：“如果你通过静脉注射泵给予相同浓度的蛋白质，那将是剧毒的。而对于‘药物工厂’，我们在远离肿瘤部位的身体其他部位观察到的浓度，实际上低于患者在接受静脉注射治疗时必须承受的浓度，高浓度仅处于肿瘤部位。”药珠的外壳保护其产生细胞因子的细胞免受免疫攻击。外壳由被免疫系统识别为异物但不视为直接威胁的材料制成。研究团队发现，异物反应在30天内“安全而有力”地关闭了胶囊中细胞因子的流动。如果有必要，可进行第二个疗程。总编辑圈点“药物工厂”可放置在肿瘤旁边，围绕在这些器官和大多数其他器官的内膜内。如果医生需要不同的细胞因子来靶向特定形式的癌症，还可在药珠上装载工程细胞，制造相关免疫治疗的化合物。更值得欣喜的是，这一方法未来将不局限于文中的两种癌症，也可用于治疗胰腺癌、肝癌、肺癌和其他器官的癌症。

髓源抑制性细胞(Myeloid-derived suppressor cells, MDSC)是当前肿瘤微环境研究中的一类细胞。回答&ldquo MDSC是什么？MDSC从哪里来？MDSC的分化命运是什么？&rdquo 这三问，将为我们认识这一新类群提供重要信息。 MDSC是什么细胞MDSC是一类高度异质的具单个核与多型核的髓源性细胞，由位于骨髓（小鼠为脾脏）的髓系祖细胞（Common Myeloid Progenitor, CMP）发育而来。在健康人体外周血内含量极少，但在炎症或感染等疾病状态下特别是肿瘤发生后大量扩增，并经过外周血循环迁移至病灶区域。MDSC通过多种机制对获得性和固有免疫均发挥抑制的功能，包括：抑制T细胞激活、使激活的T细胞失能、抑制NK细胞的细胞毒性、使巨噬细胞向促进肿瘤生长的表型极化等。在临床病人体内，MDSC含量水平常与病人的免疫治疗效果及预后密切相关［1］，这也是当前肿瘤免疫学、肿瘤微环境研究聚焦MDSC的重要原因之一。MDSCs 可分成两大亚群：颗粒型或多型核样(PMN-)和单核样(M-) MDSC。近年通过对人MDSC的深入研究发现存在第三类MDSC。这类具有集落形成的活性，且具有分化为其他髓样前体细胞的功能，被称作早期MDSC (eMDSC)，但其在小鼠中的存在仍待鉴定[2]。 MDSC从何而来目前，MDSC研究的争议和技术困难在于缺乏独特的鉴定标记物，因为无论从表型还是从形态上看，MDSC都与单核细胞和中性粒细胞具有极高的相似性。这要从髓样细胞发育分化说起。髓样细胞是为抵御病原体的入侵进化而来，在面对TLR配体或典型病原模式分子(DAMP, PAMP)的强刺激下, 髓样细胞经历经典的激活途径，导致单核细胞和中性粒细胞从骨髓迁移并表现出较强的吞噬功能、释放大量促炎细胞因子及上调MHC II和共刺激因子达到消除病原体的目的；然而面对肿瘤等慢性炎症的持续性弱刺激存在的条件下对髓样细胞的激活通路发生改变，从而产生的中性粒细胞与单核细胞表现出未成熟的表型。这种激活状态不能达到消灭病原的作用，但却带来了对免疫响应的抑制，进而促进了肿瘤的进展和迁移，因此具有此类表型的髓样细胞被定义为MDSC［3］。 MDSC的积累受两组信号调控：一是未成熟髓样细胞的扩增，二是将扩增后的细胞部分转化为具免疫抑制的细胞群体[4]。但为何只有部分未成熟中性粒细胞与单核细胞实现向MDSC的转化，仍待探讨。在研究中发现，中性粒细胞与PMN-MDSC 可通过lectin-type oxidized LDL receptor 1 (LOX-1)的表达与否进行区分：LOX-1+ 中性粒细胞具有极强的抑制T细胞扩增的功能；而LOX-1&minus 的中性粒细胞群不具有该抑制功能。将LOX-1做为鉴定标记物对人肿瘤样本进行分析，绝大多数病人PMN-MDSC含量在4－8%, LOX-1+ PMN-MDSC占肿瘤实体内全部中性粒细胞的比例为30&ndash 45％［5］。 MDSC的鉴定及获取正如开头所说，MDSC的研究尚处于起始阶段，仍需大量的研究积累工作，首先需要回答的问题就是如何区分中性粒细胞与MDSC，并特异性鉴别MDSC。MDSC可从不同组织和疾病模型中获取，因组织来源不同，获取的方法也有所区别。解离条件除对细胞活力、目的细胞表面抗原的影响外，还需考虑潜在对髓源细胞的激活作用，如解离体系引入病原相关模式分子或过长的解离时间等，会导致相关酶表达的上调，从而改变小鼠MDSC的表型和功能［6］。MDSC可在解离后的组织通过磁性细胞分选或流式细胞分选的方法，依据几种标记物组合得到纯化富集。目前仍缺乏对MDSC独特的标记物，主要依赖某些标记物的组合表达和对白细胞的抑制性功能加以鉴别。如小鼠MDSC可根据 Gr1dim/+ CD11b+得到初步划分，进而可根据Ly6C和Ly6G两个标记物的表达，进一步划分为单核样(M-like)和中性粒细胞样(PMN-like) MDSC细胞亚群；还可参考某些特定标记物，如CD244只在MDSC表达而中性粒细胞不表达，被用于小鼠PMN-MDSC的亚型认定。人来源MDSC 的鉴定和获取除了依据表达标记物组合，还依赖于细胞的密度。PMN-MDSC和中性粒细胞具有类似的表型CD11b+CD14&minus CD15+ (or CD66b+) CD33+，区别在于MDSC 存在于外周血密度梯度离心后所得PBMC 的低密度区域，而中性粒细胞存在于高密度区域；人M-MDSC和单核细胞可根据MHC class II分子的表达加以区分：M-MDSC的鉴定表型为CD11b+CD14+CD15&minus CD33+HLA-DR&minus /lo, 而单核细胞表型为：HLA-DR+［7］。 可用于磁性细胞分选的标记物组合 ✦Ly6G+Gr1high／Ly6G&minus Gr1dim✦CD11b＋Gr1＋✦Ly6C/ Ly6G 如果采用流式细胞分选，圈门策略应在排除淋巴细胞(CD3+CD19+)或圈定CD11b+的基础上，进一步使用CD11b/Ly6G/Ly6C的标记物进行鉴定。小鼠来源PMN-MDSC 可采用CD11b +Ly6G+Ly6Clo 的标记物组合，结合PMN-的标记物（如CD115，CD244）及较高的测向散射值 (SSC)进行圈定［8］。小鼠来源M-MDSCs可借炎性单核细胞的标记组合CD11b+Ly6G&minus Ly6Chi结合低测向散射值，并充分考虑到某些只在M-MDSC 存在表达、而单核细胞不表达的标记物，如CD11c和MHC II［9］。 MDSC分化命运如何MDSC在多种细胞因子的诱导下浸入肿瘤区域，并受肿瘤实体内低氧、高氧化应激、营养缺乏的极端条件影响，其功能和分化都将发生变化。由于PMN-MDSC生存期较短， MDSC 的分化研究主要基于M-MDSC。已有基于不同组织来源的肿瘤，包括乳腺癌、肺腺癌、脑胶质瘤、胰腺癌等进行M-MDSC的分化研究，均出现了M-MDSC在迁移至肿瘤灶分化为肿瘤相关巨噬细胞 (tumor-associated macrophages，TAMs) 的结果。与此同时，M-MDSC分化而来的TAMs也会持续吸引其他组织内的M-MDSC不断向肿瘤灶迁移，对肿瘤内的TAMs进行补充[10] 。肿瘤内MDSC的分化示意图图片源自于：Plasticity of myeloid-derived suppressor cells in cancer（Curr Opin Immunol. 2018 April 51: 76&ndash 82） 参考文献：［1］Zhang S et al. The Role of Myeloid-Derived Suppressor Cells in Patients with Solid Tumors: A Meta-Analysis. PLoS One. 2016 11:e0164514.［2］Shi C, Pamer EG. Monocyte recruitment during infection and inflammation. Nat Rev Immunol. 2011 11(11):762&ndash 774.［3］Filippo V，Myeloid-derived suppressor cells coming of age. Nat Immunol. 2018 February 19(2): 108&ndash 119［4］Condamine T, et al. Transcriptional regulation of myeloid-derived suppressor cells. J Leukoc Biol. 2015 98:913&ndash 922.［5］A. M. Bruger et al, How to measure the immunosuppressive activity of MDSC: assays,problems and potential solutions. Cancer Immunology, Immunotherapy May, 2018［6］Kumar V. et al. CD45 Phosphatase Inhibits STAT3 Transcription Factor Activity in Myeloid Cells and Promotes Tumor-Associated Macrophage Differentiation. Immunity. 2016 44:303&ndash 315.［7］Bronte V et al. Recommendations for myeloid-derived suppressor cell nomenclature and characterization standards. Nature communications. 2016 7:12150.［8］Damuzzo V et al. Complexity and challenges in defining myeloid-derived suppressor cells. Cytometry Part B, Clinical cytometry. 2015 88(2): 77&ndash 91.［9］Movahedi K et al. Identification of discrete tumor-induced myeloid-derived suppressor cell subpopulations with distinct T cell-suppressive activity. Blood. 2008 111(8):4233&ndash 4244.［10］Shand FH et al. Tracking of intertissue migration reveals the origins oftumor-infiltrating monocytes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2014 111:7771&ndash 7776.

作者：Todd Sasser，美洲应用主管及高级NMI应用专家 临床前成像对了解人体处于健康与疾病等不同状态下运行的方式以及描述人体对生理或环境变化起着至关重要的作用。它能在器官、组织、细胞和分子水平上提供对疾病过程的重要见解。这些知识有助于开发新的治疗策略，进而改善患者的治疗结果并挽救生命。而对于评估新疗法的有效性和安全性以及在临床使用前描述药物分布模式，临床前成像同样十分重要。 利用解剖学评估技术，如磁共振成像（MRI）、计算机断层扫描（CT）以及用于分子可视化的正电子发射断层扫描（PET）和单光子发射计算机断层扫描（SPECT），可以实现对动物模型的经济高效的高通量纵向研究。在开始临床试验之前，小动物研究对于探索和验证临床前阶段的显像剂十分必要。根据PET成像所提供的数据，可以从动物研究推及人类研究，在这种情况下，研究人员越来越多地将其运用于药物转化开发阶段。 临床前PET肿瘤研究 为患者提供更个性化癌症治疗的需求，推动了临床前PET肿瘤研究的进展。大量不同类型的肿瘤（包括那些尚未得到很好表征的肿瘤）及其对治疗的不同反应，使得寻找有效的新癌症疗法变得非常具有挑战性。PET等非侵入性活体成像技术通过对肿瘤相关过程的实时可视化，使研究人员能够更好地了解肿瘤演变的过程。 这些方法有助于提高对肿瘤形态、演变和生物标志物表达的认识。通过静脉注射放射性示踪剂成像，PET能够提供有关肿瘤受体表达、能量代谢和其它生物标志物的信息。这种放射性示踪剂包括一种放射性同位素，最常见的是氟-18（18F），它附着于一个靶向某个特定受体代谢途径的分子，肿瘤细胞对它的摄取受到监测。 “常规”PET示踪剂，如18F-FDG或18F-氟胸腺嘧啶（FLT），被视为肿瘤生理学的黄金标准及监测通用标志物，包括代谢改变和缺氧、增殖和转移。研究人员目前正在开发更为特异的PET药物，能够靶向某种分子或基因产物的表达，并有可能帮助研究人员更好地理解与评估肿瘤生物学和治疗反应。 多模式技术 新型PET示踪剂的发展，结合CT及MRI等其它成像方式，可以应用于肿瘤演变的研究和生物学特性的表征。自20世纪90年代中期以来，PET/CT中的CT部分为功能性PET成像提供了解剖学参考和衰减图，并因其高通量、易用性以及在骨、肺应用中的高分辨率而成为实现一系列功能的有用工具。然而，PET/CT成像仍然使用电离辐射，而PET/MR技术可以减少这一局限。PET/MR在多参数成像和优越的解剖软组织对比度方面的潜力，使其成为临床前肿瘤学研究中日益流行的方法。它能提供一些独特的能力，包括检测肿瘤边缘、评估单个肿瘤内示踪剂分布以生成感兴趣区域、在一系列临床前模型中计算标准化摄取值（SUV），从而改进互补PET数据的功能分析。虽然PET和CT数据是连续采集的，但是一些PET/MR系统可以同时采集数据，从而能实现复杂的成像工作流程。 在临床前肿瘤学中，PET/MR出色的解剖软组织对比度提供了在广泛的模型中检测肿瘤边缘/体积的独特能力，这可以提高互补PET数据的功能性分析。MR已经被证明可以检测早期的异种移植瘤，以及大多数器官中的早期原位和自发性肿瘤（图1A）。由于能实现肿瘤环境的解剖学分辨率（图1B），并通过多种因素（灌注/扩散、蛋白酶活性、缺氧、代谢物和代谢）联合检测对其进行进一步增强（图1C），因而PET/MR提供了一种可用于探究肿瘤微环境复杂性的独特工具。同时，甚至还可以利用多重功能以更高的精度对单个变量（例如新陈代谢）进行研究。图1：PET/MR在临床前肿瘤研究中的独特能力。（A）早期原位CT-2A胶质瘤小鼠的 8天18F-FDG/PETMR成像。PET/MR可以在更广泛的异种移植、原位和自发性肿瘤模型中以及肿瘤演变的早期阶段提供肿瘤边缘检测。（B）异种移植SKOV3肿瘤小鼠的18F-FDG/PET-MR成像。PET/MR可以提供精细的软组织细节，特别是与肿瘤生物学研究相关的细节。（C）晚期小鼠CT-2A胶质瘤的18F-FDG/PET和DWI-MR成像。功能性PET和功能性MR的交叉多重、多参数检测，可以揭示单一功能性MR或单一PET无法确定的生物过程。使用Bruker BioSpec 70/20带PET插件获得的图像。图片供稿：Uwe Himmelreich博士、Willy Gsell博士、Cindy Casteels博士和Matteo Riva博士，比利时鲁汶大学医院分子小动物成像中心（MoSAIC）。 开发未来的癌症疗法 多模式PET技术的不断发展将继续推动临床前肿瘤学研究。PET、PET/MR和PET/CT在示踪剂开发、治疗监测和肿瘤生物学研究方面的成效正在改变癌症的治疗方式，使之朝着更个性化治疗的方向发展。使用先进成像仪器进行的前沿研究，正使该领域向个性化治疗、优化癌症治疗与患者护理的方向更进一步。 作者简介Todd Sasser博士是布鲁克临床前成像应用负责人。他直接与各研究点合作，涉及感染成像、癌症生物学和探针开发等多个学科领域的PET应用。Sasser博士曾就读于英国利物浦大学和美国夏威夷大学，还是法国圣母大学的访问学者。

团队用靶向给药微纳米机器人在小鼠身上做了实验。他们用了乳腺癌细胞种植的皮下肿瘤模型，对30只小鼠跟踪了30天。团队发现，这种方法对小鼠肿瘤确有靶向杀伤作用，且对周围正常组织的影响最小。　　上映于1966年的科幻电影《神奇旅程》，讲了这么一个故事：为给一名科学家实行高难度血管手术，5名医生被缩小成头发丝大小，置于针筒中，注射进他体内。5人驾驶着“潜艇”，躲过了免疫细胞的攻击，一路乘风破浪，成功完成任务。　　50多年过去，当初的幻想，已经部分成为了现实。微纳米医疗机器人，就被认为是一种颇具前途的智能给药平台，目前被广泛用于肿瘤的靶向治疗。　　近日，北京航空航天大学机械工程及自动化学院“卓越百人”副教授、博士生导师冯林课题组，研究出了一种新的更为智能的肿瘤靶向机器人。它有了伪装，还有了导航，能够在磁场的驱动下，精准抵达战场，投掷杀伤肿瘤的弹药。　　让巨噬细胞吞下纳米药物，变身微纳米机器人　　让纳米机器人装载药物，到达指定地点，定向治疗炎症或清除肿瘤，这是医学纳米技术的终极目标之一。但传统微纳米机器人在人体内的运动，其实靠的是分子之间的结合力，这是一种“被动靶向”，难免脱靶。“就好比我们知道，人群中具有某种特质的两类人可能会碰上。但茫茫人海中你最后碰上的是不是想要的人，其实要打一个问号。”冯林说。　　而且，也如当初那部电影里所展示的，被注射进人体内的纳米机器人，稍有不慎，就会遭到兢兢业业工作的免疫细胞的攻击。　　能不能让这类医疗机器人更为安全且精准地到达要去的地方？　　2016年从日本回国后，冯林就一直思考这个问题。在北航机器人所的支持下，冯林和陈华伟老师合作申请获批了国家重点研发计划—机器人重大项目“靶向给药微纳米机器人”。在一次讨论中，陈华伟问可不可以让活细胞作为载体。这句看似很随意的提问提醒了冯林：直接让活的细胞吞进载药纳米颗粒变身微纳米机器人行不行？　　他们想到了巨噬细胞——这是一种喜欢吞食并处理异物的细胞。　　合适的载体和“伪装”找到了，接下来，就是设计机器人的“导航系统”。　　磁性纳米颗粒可以由磁场来控制，药物释放可以利用红外或者超声波。几乎是从零开始，冯林团队自行设计了复合磁控系统。他们从电子线圈开始设计，一点点调整、摸索技术参数。磁性纳米颗粒进入小鼠体内后，通过这套系统，他们可以在体外对其行走路径进行高精度控制。　　再接下来，就是让磁性纳米颗粒装载药物，并让它在合适地点，通过合适方式，释放药物。　　这款机器人其实设计有许多层。在阿霉素外层，是聚乙二醇，一种具有良好水溶性的高分子化合物；再外一层，是吲哚菁绿，它是药物研究中常用的荧光标记物，帮助科研人员判断机器人所在的位置。最后他们还包裹了一层脂质体，它具有非常高的生物相容性。　　团队还为机器人设计了一个开关——近场红外光。近红外光穿透表层皮肤，磁性纳米颗粒吸收光线，产生热量，会释放出阿霉素。　　如此一来，纳米机器人基本实现“指哪打哪”的效果。　　“接收指令，执行指令，完成任务，在我们做机械的人眼中，具备这些能力的，才是智能的机器人。”冯林说。　　团队用靶向给药微纳米机器人在小鼠身上做了实验。他们用了乳腺癌细胞种植的皮下肿瘤模型，对30只小鼠跟踪了30天。团队发现，这种方法对小鼠肿瘤确有靶向杀伤作用，且对周围正常组织的影响最小。　　9月，纳米科学领域权威期刊《小》（Small）以封面文章的形式报道了课题组的研究成果。　　在机械学院，他们建立生物医学实验室　　冯林的团队中，有好几个医学生物专业出身的博士。在他的机械实验室里，还有一块专门区域，用来做生物医学实验。　　所以，你能看到这样一个略显奇特的景象——实验室里，有各类机械模型，有专业级的显微镜，以及小白鼠。　　去采访时，由于已经结束了上一轮的实验，小白鼠所剩不多，正在笼子里踱来踱去，安度余生。　　冯林是“80后”，本科学的电子信息工程，硕士专业是生物机器人，博士留学日本名古屋大学，跟着导师新井史人教授一头扎进了更为微观的世界——微纳米机器人。　　回国后，冯林来到北航，获得北航“卓越百人”，加入了机械学院张德远老师领导的仿生与微纳系统研究所，之后又得到北京市“科技新星”资助。北航提倡“医工结合”，冯林也被聘入了北京市生物医学工程高精尖中心，更深入地进入到医疗机器人领域。　　“不能只是炒概念，说纳米机器人未来能如何如何。”冯林一直存着这个念头，就是要真正把纳米机器人打入体内，真正杀死体内的肿瘤细胞。　　就在不久前，冯林指导的学生团队凭借Medcreate磁悬浮胶囊机器人在第七届中国国际大学生“互联网+”创新创业大赛中获得本科生创意组全国第五名。　　它用到的技术，也是“复合场磁控”。　　这是一款主动可控高速图像传输型胶囊机器人，能对胃部等大体积消化道器官进行全方位无死角视频探查。胶囊机器人可以悬浮运动，无需改变患者体位，就能完成整个胃部的覆盖式检查。　　冯林为学生取得的成绩高兴，但他也知道，要完善各类治疗型的微纳米机器人，还“路漫漫其修远兮”。　　从小鼠到人体，从试验到临床，还需要一步步完善和摸索，这并非坦途。“你要舍得花一辈子的时间。”冯林说。

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院的周欣研究员团队利用肿瘤微环境与正常组织的差异，开发出了一种可智能识别肿瘤的纳米粒子GQD NT。这种纳米粒子通过在肿瘤中不断变形，延长了粒子内的药物在肿瘤中的驻留时间、增强了药物在肿瘤中的穿透性，以极低的药物剂量实现了癌症的长时磁共振成像检测与高效治疗。据团队专家介绍，药物过量是造成癌症检测与治疗副作用大的主要原因。这是因为现有药物对病灶的靶向不足，难以富集于肿瘤区域，且在病灶部位停留时间短，需要进行大剂量注射以达到预期成像检测与治疗效果。图片肿瘤微环境诱导纳米粒子GQD NT变形据悉，GQD NT是一种模块化自组装纳米粒子，可以使用十分简易的步骤将药物分子封装于其中，通过肿瘤微环境促发GQD NT变形，逐步提高药物在病灶部位的富集浓度。小鼠实验发现，GQD NT在癌症检测中的造影剂使用量仅为现有临床技术的6%至22%。在注射后4至36小时内，肿瘤部位的造影剂与正常组织对比度高，边界明显，极大延长了磁共振成像时间。团队基于GQD NT设计的光动力学治疗方法，单次光动力学治疗后，肿瘤体积下降82%，两次光动力学治疗后，肿瘤被完全消融。实验中，光敏药物的总剂量降至1.76至3.50微摩尔/千克的极低水平，与文献报道相比降低了90%（单次治疗）至95%（两次治疗），且所用的低剂量激光不会造成皮肤损伤，有望克服光动力学治疗中光敏药物过量的问题。

3月31日，在2024肿瘤健康管理大会暨分子肿瘤学全国重点实验室年会上，备受瞩目的《中国临床肿瘤类器官标准化实验室及样本库建设》专场活动顺利召开，继1月6日全国项目启动会召开后，本次大会上又重磅发布了《中国临床肿瘤类器官标准操作及样本管理质控标准及推荐建设方案》以及《中国临床肿瘤类器官标准化操作及应用能力提升项目》两项重要内容，为中国临床肿瘤类器官标准化建设推进迈出重要一步。为此，特别邀请国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院马飞教授就中国临床肿瘤类器官的应用现状及该项目对推动中国临床肿瘤精准诊疗发展的重大意义进行权威解析。Q1：近年来，3D类器官技术如热浪席卷科研界，肿瘤类器官被誉为“试药替身” ，请您谈谈肿瘤类器官在优化肿瘤临床生态的应用前景及价值。马飞教授：当前肿瘤研究领域面临两大共性问题——异质性及肿瘤进化，相关临床诊疗及科研活动主要围绕这两方面开展。类器官是利用组织样本或多能干细胞进行体外3D培养而形成的具有一定空间结构的组织类似物，能够在结构和功能上模拟真实器官，具有组织器官功能，并可以稳定传代，因此也称为“微型器官”。肿瘤类器官是将类器官和肿瘤结合起来的概念，由患者的肿瘤样本直接构建的肿瘤类器官，高度还原人源肿瘤的组织结构和基因谱系，可以保持肿瘤的异质性。肿瘤类器官为肿瘤研究和体外高通量筛选药物提供了比传统2D细胞系或小鼠模型更有效的检测模型，同时其精准度、周期、准确率以及成本等，相较于传统NGS等间接手段，也具有巨大优势。目前，肿瘤类器官技术在肿瘤精准治疗、基础医学研究、新药开发三个应用领域价值越来越凸显，例如更快更精准地为肿瘤患者制定治疗方案，同时对临床用药方案进行疗效评估；构建更精准地肿瘤疾病模型；创造更高效的新药研发的实验工具，而这三方面的应用正是精准医学时代最重要的三个价值领域。当然，随着生物技术的快速发展，肿瘤类器官技术不仅可以作为当前循证医学的重要手段补充，甚至在药物经济学、临床和科研应用转化等方面有着无可替代的优势。Q2：目前，与国际相比，中国类器官技术正处于什么阶段？主要挑战是什么？马飞教授：目前，我国类器官培养技术正处于技术爆发和科研成果井喷的阶段。从发表的论文数量来看，2022年我国发表文章占比达到了14%，仅次于美国，处于全球领先水平。再加之，近年来国家政策的大力支持，为我国肿瘤类器官事业的发展吹响了时代的号角。2021年，类器官技术纳入首批“十四五”重点专项加强重大难治性疾病类器官模型研究。国务院发布《医疗器械管理条例》明确医疗机构可自行研制、使用有临床需要的检测项目（LDT模式）。2023年国家药监局药品审批中心发布《人源干细胞产品非临床研究技术指导原则（征求意见稿）》明确类器官模型可作为非临床研究替代性模型应用。尽管类器官是一种革命性的体外疾病模型，在干细胞与发育、再生医学、肿瘤研究、药物开发和精准医疗等领域的应用发展迅猛，但由于国内对肿瘤类器官构建、鉴定、保存及应用尚无质量控制标准，同时也缺乏针对肿瘤类器官技术标准统一的操作流程及平台建设方案，很大程度上间接制约了肿瘤类器官技术转化及产业化进程。回归到临床和科研转化上，无论是在临床常规药敏检测服务还是临床科研（尤其是多中心临床科研研究）的开展过程中，临床肿瘤类器官（Clinical Patient-derived organoids,CPDOs) 培养的稳定性、培养周期、通量、成本等方面的要求均远高于常规实验室基础研究所需的培养要求，堪比军工级别和民用级别的差别。因此，临床肿瘤类器官（CPDOs）技术要想实现普及和更充分的价值转化，标准化建设势在必行。基于此，今年1月6日，我们在北京正式启动了《中国临床肿瘤类器官标准化实验室及样本库建设项目》；同时在本次肿瘤健康管理大会上，隆重发布了全国首个通用的临床肿瘤类器官标准化实验室及样本库建设方案及质控标准，这将为肿瘤类器官技术的临床规模化普及应用提供引领性指导，开启我国临床肿瘤类器官（CPDOs）标准化、规范化、规模化新纪元。Q3：如您前面提及，我们也观察到从1月6日《中国临床肿瘤类器官标准化实验室及样本库建设项目》全国启动以来，在全国肿瘤临床诊疗及科研领域反响巨大，能否请您再详细介绍下该项目阶段性目标和主要内容？马飞教授：《中国临床标准化实验室及样本库建设项目》是由国家癌症中心分子肿瘤学全国重点实验室、博鳌肿瘤创新研究院联合开展，该项目本着同质互助原则，汲取当前国内外最新前沿类器官技术，竭力帮助所有项目参与单位熟练掌握相关技术操作及科研能力。在国家癌症中心的牵头指导下，分子肿瘤学全国重点实验室及博鳌肿瘤创新研究院联合发起，邀请国内各省市权威医疗中心临床、科研专家团队参与，同时得到包括嘉士腾等企业单位支持，从理论基础到技术应用全流程帮助参与中心提升相关技术能力。该项目主要目标是统一技术标准、建设规范平台、凝聚行业共识和实现价值转化。第一阶段目标是通过1年左右建设时间多维度实现：1）建立一组科学、规范的符合项目专家委员会认证的肿瘤类器官标准实验室及样本库建设标准（人员技能、设备配置、流程规范、质控体系）；2）制定一系列关于类器官技术开展及应用转化的专家共识、质控标准、指导手册、培训及验收体系；3）建设若干国际水准的高素质类器官实验室科研团队；4）建设若干国家或区域级肿瘤类器官标准样本库。同时，在全国率先建立至少15家以上符合项目建设标准的肿瘤类器官标准实验室和样本库，包括京津冀、长三角、川渝、华中华南等多个区域的权威医疗中心，同心协力，带动区域普及。此外，2024年项目关键文件成果产出，例如《中国临床肿瘤类器官标准实验室及样本库建设方案》操作手册（2024第一版）、《恶性肿瘤类器官标准化建设与应用》专著（清华大学出版社）、《中国临床肿瘤类器官标准化操作及样本管理质控标准》（2024第一版），以统一标准促进技术广泛普及。在完成关键的第一阶段建设后，在2025年将会进入全面建设期，届时会进行全国第二批更大规模的标准化中心建设，实现该技术在临床的全面普及。当然，我们期待全国更多优秀中心和科研团队能从现在开始就积极报名参与第一阶段的技术引进和平台建设，共同推动肿瘤类器官技术标准化和规范化建设。Q4：近年来，国内涉足推广类器官技术的企业不断增加，但当前国内仍缺乏相对统一的技术及质控标准，培养体系及试剂耗材繁杂，不同体系及试剂可靠性、稳定性参差不齐。对此，在临床肿瘤类器官（CPDOs）类器官标准化培训上是否有一些探索？马飞教授：随着我国越来越多临床科研转化成果的产出，临床及科研人员对类器官技术的关注愈发强烈，国内临床医疗机构对临床肿瘤类器官（CPDOs）技术的学习需求日趋增加。基于“中国临床肿瘤类器官标准化实验室和样本库建设项目”，建立了“临床肿瘤类器官标准化实验室建立和应用的培训体系”。通过线上线下一体化模式，开展“临床肿瘤类器官（CPDOs）类器官标准化培训”，内容包括全国直播课、线下实操培训、线下科研培训等，以促进广大临床和科研团队了解肿瘤类器官的原理和方法，掌握临床主流癌种类器官的标准化培养操作、样本管理及相关科研开展能力，进而推动国家级标准化肿瘤类器官样本库建设、临床精准化诊疗应用及相关技术科研成果转化。最后，结合本次中国肿瘤健康管理大会上发布的《中国临床肿瘤类器官标准化操作及样本库管理质控标准及推荐建设方案》，计划于在4月6日（周六），由博鳌肿瘤创新研究院牵头，在20余家医学媒体及相关单位的支持下，以线上形式，召开《中国临床肿瘤类器官标准化操作及应用能力提升项目》暨中国临床肿瘤类器官标准化操作技术引进及科研培训合作沟通交流会。在此也邀请国内所有目前正在开展细胞生物相关科研技术活动的实验室机构、团队、专家同道们共同参与本次线上沟通会及后续相关技术引进与科研培训合作开展，共同推动我国临床肿瘤类器官（CPDOs）技术标准化、规范化发展，共同迎接中国肿瘤精准诊疗拐点的到来。2024年4月6日(星期六)上午9:00云端相见，不见不散！

近日，日本独立行政法人国立肿瘤研究中心发表了与岛津公司开展合作研究所取得的成果《基于质谱显微镜解明&ldquo 聚焦在肿瘤中的抗癌药剂&rdquo 分布》，世界首次实现DDS抗癌剂成像，实用化指日可待。 基于质谱显微镜成像，证明了DDS抗癌剂的新药开发理念&mdash &ldquo 在癌组织上长久多聚集，向正常组织迁移少&rdquo 。 日本独立行政法人国立肿瘤研究中心发表内容如下： 《基于质谱显微镜解明&ldquo 聚焦在肿瘤中的抗癌药剂&rdquo 分布》 世界首次实现DDS抗癌剂成像，实用化指日可待 2013年11月06日 日本独立行政法人国立肿瘤研究中心本发表的要点  DDS（Drug Delivery System：药物传递系统）抗癌剂通过改变现有抗癌剂的分子大小与性状，使药剂聚焦在癌组织上，以提高治疗效果。 世界首次尝试使用质谱显微镜高精细画像化DDS抗癌药剂分布 根据质谱显微镜成像，证明了DDS抗癌剂的新药开发理念&mdash & ldquo 在癌组织上长时间聚集，向正常组织迁移少&rdquo 。 独立行政法人国立肿瘤研究中心（所在地：东京都中央区、理事长：堀田知光）使用质谱显微镜实现DDS抗癌剂（纳米粒子内包紫杉醇、NK105）分布的高精细画像化，证明了DDS抗癌剂的新药开发理念&mdash &ldquo 在癌组织上长时间聚集，向正常组织迁移少&rdquo 。本研究成果是与日本东病院临床开发中心（所在地：千叶县柏市、中心负责人：大津敦）新药开发领域负责人安永正浩・ 松村保广等以及株式会社岛津制作所（所在地：京都市、公司总裁兼首席执行官：中本晃）实施合作研究所取得，已在10月25日的英科学杂志Nature的姐妹杂志「Scientific Reports」上发表。 NK105是将紫杉醇内包在纳米粒子中的DDS抗癌剂，目前，正以转移・ 复发乳腺癌为对象进行第III相临床试验。紫杉醇的副作用可造成手足麻痹・ 疼痛等末梢神经障碍，如果恶化，则患者的QOL显著降低，因此，有时即使有疗效也不得不中断治疗。NK105被设计为在癌组织上聚焦的抗癌剂，如［图1］所示。预计可增强药效，减轻副作用，但至今一直无法通过视觉直接确认实际的药剂分布。 图1 本研究使用了岛津制作所生产的质谱显微镜，利用画像评价了NK105投药后小鼠癌组织与正常组织，如［图2］所示。结果，确认到NK105长时间聚焦在癌组织上，直至癌组织的深处，并且没有迁移到正常组织，如［图3］所示。DDS抗癌剂的新药开发理念在小鼠身上得到验证。现在进行中的第III相临床试验结果值得期待。并且，在前临床阶段可以确认详细的药剂分布，即使在新一代DDS抗癌剂的药物设计中将成为强有力的武器。图2 图3 日本国立肿瘤研究中心与岛津制作所于2011年签署了全面合作研究协议，旨在开发引领世界水平的高度开拓性肿瘤医疗技术。本研究是作为全面协议目标之一的"以新药开发工艺革新为目的的药代动力学"的成果。今后双方将进一步密切合作，致力于开发更高效、副作用更小的患者友好型抗癌剂。 ＊本研究基于国立肿瘤研究中心癌研究开发经费（特殊配额）「癌纳米技术研究计划」实施。原论文信息Masahiro Yasunaga, Masaru Furuta, Koretsugu Ogata,Yoshikatsu Koga, Yoshiyuki Yamamoto, Misato Takigahira & YasuhiroMatsumura. The significance of microscopic mass spectrometry with highresolution in the visualisation of drug distribution. Scientific Reports 3,Article number: 3050 doi:10.1038/srep03050关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以&ldquo 为了人类和地球的健康&rdquo 为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。 更多信息请关注岛津公司网站www.shimadzu.com.cn/an/ 。

肿瘤异质性对癌症预后和治疗反应有显著影响。传统的基因组和转录组分析被广泛用于研究不同的癌症类型，在预测预后和对不同治疗的反应以及为癌症治疗提供靶点方面具有潜在作用。不同癌症类型的单细胞分析表明，肿瘤免疫微环境的详细信息在多种癌症类型之间共享。目前，自从发现检查点抑制剂以来，免疫治疗彻底改变了癌症治疗并引起了越来越多的关注。肿瘤免疫微环境由非细胞成分(血管、细胞外基质、信号分子等)和细胞成分(T细胞、髓细胞、成纤维细胞等)组成。尽管传统的基因组和转录组学分析，也强调免疫相关途径和计算方法，并已应用于预测免疫细胞成分，但技术限制阻碍了时间的精确表征。传统的批量基因组和转录组分析获得的信号均来自不同细胞，掩盖了特定细胞类型和状态的识别。原位杂交和免疫组织化学已被用于探索单个细胞的基因组、转录组和蛋白质组学特征，但其产量相对较低。流式细胞术能够分析数千或数百万个单细胞蛋白质组学图谱；然而，这些方法需要事先选择感兴趣的抗体。随着细胞分离和测序技术的突破，单细胞转录组测序已经能够在单次运行中在单细胞水平上对许多细胞进行无偏好的全基因组分析。单细胞转录组测序已被用于分析单个细胞的转录组学，用于解析细胞间的异质性。肿瘤免疫微环境在诊断、治疗和预测不同类型癌症的预后方面显示出了潜力。与传统方法相比，scRNA-seq可用于识别新的细胞类型和相应的细胞状态，加深了我们对肿瘤免疫微环境的理解。1.介绍了scRNA-seq的原理，并比较了不同的测序方法。2.根据肿瘤免疫微环境中新的细胞类型、持续的过渡状态以及肿瘤免疫微环境成分之间的相互通讯网络找到了癌症的预后预测和治疗的潜在靶点。3.总结出在肿瘤免疫微环境中应用scRNA-seq后发现的由癌症相关成纤维细胞、T细胞、肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞组成的新型细胞簇。4.提出了肿瘤相关巨噬细胞和耗尽的T细胞的发生机制，以及中断这一过程的可能靶点。5.对肿瘤免疫微环境中细胞相互作用的干预治疗进行了总结。几十年来，肿瘤免疫微环境中的细胞成分定量分析已被应用于临床实践，预测患者生存率和治疗反应，并有望在癌症的精确治疗中发挥重要作用。总结目前的研究结果，我们认为单细胞技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以导致发现癌症治疗的新观点，并应用于临床。最后，作者提出了肿瘤免疫微环境研究领域的一些未来方向，并认为通过scRNA-seq对这些方向进行辅助。相关会议预告：8.30召开，点击报名scRNA-seq在刻画肿瘤免疫微环境中的应用scRNA-seq技术进展scRNA-seq程序主要包括单细胞的分离和提取、cDNA合成、核酸扩增、测序和数据分析。与传统的批量测序相比，scRNA-seq单个细胞中的RNA量相对较少。因此，需要更有效的扩增方法。研究人员已经成功建立了稳定的单细胞文库构建过程，以产生足够的cDNA用于测序。单细胞分离和捕获是scRNA-seq在不同方法中的基本程序。目前单细胞分离和捕获的常用方法。这些程序分为四大类：激光捕获微切割、油滴包裹技术、流式细胞荧光分选技术和微流控微孔技术。scRNA-seq技术的未来发展可能会降低成本并增加细胞产量，使scRNA-seq成为研究单个细胞转录组的标准工具。肿瘤免疫微环境的细胞成分肿瘤免疫微环境的细胞成分包括淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)、成纤维细胞和其他免疫细胞。成纤维细胞传统上被归类为基质细胞，因为它们在构建细胞外基质中发挥着重要作用。在这里，作者将肿瘤免疫微环境的癌相关成纤维细胞包括在内，因为它们分泌丰富的促炎和抗炎因子来重塑免疫微环境。细胞毒性CD8+T细胞识别肿瘤细胞上的特异性抗原并随后消除它们，是免疫微环境最常见和最有效的免疫细胞。CD8+T细胞的细胞毒性功能依赖于CD4+T Th1细胞。其他CD4+T细胞，包括Th2细胞和Th17细胞，也促进肿瘤微环境中的免疫反应。调节性T细胞抑制肿瘤免疫微环境并加剧肿瘤进展。自然杀伤T细胞和自然杀伤细胞也参与其中。它们的受体识别肿瘤细胞，从而激活其他免疫细胞。作为先天免疫的重要组成部分，骨髓细胞，包括肿瘤相关巨噬细胞和树突状细胞，在肿瘤免疫微环境中发挥着重要作用。巨噬细胞通常分为促炎M1和抗炎M2表型。肿瘤相关巨噬细胞主要由M2巨噬细胞组成，通过产生生长因子和细胞因子促进肿瘤生长、肿瘤存活和血管生成。DC对于T细胞的抗原呈递至关重要，连接先天免疫和适应性免疫。癌症相关成纤维细胞在肿瘤免疫微环境中维持增殖和分泌调节因子，可分为炎症性CAF和肌纤维母细胞CAF。炎症性CAF具有较高的细胞因子和趋化因子分泌，而肌纤维母细胞CAF高度表达收缩蛋白，成纤维细胞对免疫微环境起相互抑制作用。研究表明，成纤维细胞募集M2巨噬细胞和调节性T细胞，抑制肿瘤微环境中的免疫反应。肿瘤相关成纤维细胞也被发现在某些情况下会支持抗肿瘤免疫。除了分泌抗体，B细胞还通过产生与T细胞相互作用的细胞因子参与细胞免疫。研究表明，B细胞抑制细胞毒性T细胞并诱导CD4+T细胞分化为调节性T细胞。B细胞也是最近引入的三级淋巴结构的重要组成部分，富含B细胞的三级淋巴结构与各种肿瘤的生存和免疫治疗反应有关。先前的研究强调了细胞成分在时间中的重要作用。然而，免疫细胞的鉴定常基于有限的细胞标记，并借助免疫组织化学。个体免疫细胞的转录组图谱是探索不同免疫细胞及其相应功能所必需的。为了理解细胞进化过程及其决定因素，有必要应用scRNA-seq观察每个细胞的转录动态。利用scRNA-seq探索免疫微环境的新发现聚类和注释对于解释scRNA-seq数据探索至关重要。根据细胞相似性对数据进行划分，挑战在于在不提供先验知识的情况下估计固有的簇数或密度。可能的解决方案是采用分层聚类方法来揭示细胞的分层结构，这也与细胞本体相一致。给定聚类方法产生的数据划分结果，需要细胞类型注释来提供生物学意义。注释的主要挑战是确定每个聚类中存在多少细胞类型，以及是否存在当前未发现的细胞类型。在实践中，研究人员通常首先识别每个聚类的标记基因，然后根据专业知识和文献对其进行注释。scRNA-seq使研究人员能够以更高的分辨率将免疫细胞分类为具有不同功能的亚群，描述了免疫细胞的常规亚型。利用scRNA-seq发现的淋巴细胞(T和NK细胞)、髓细胞(巨噬细胞和树突状细胞)和成纤维细胞的组成(图2)。人和小鼠样本的scRNA-seq表明，成纤维细胞可分为抗原呈递CAFs、癌症相关成纤维细胞或肌成纤维细胞。抗原提呈CAFs独特地表达主要组织相容性复合体(MHC)II类基因，包括激活CD4+T细胞的CD74。在结直肠癌中也观察到类似的抗原提呈CAFs亚群。乳腺癌症基因工程小鼠模型中成纤维细胞的scRNA-seq进一步鉴定了血管CAF、基质CAF、发育CAF和循环CAF。血管CAF、基质CAF和发育CAF似乎起源于固有成纤维细胞和恶性细胞发生上皮-间充质转化时的血管周围位置。循环CAF是血管CAF群体中增殖的部分。在其他小鼠模型中也发现了血管CAF和基质CAF，它们在患者乳腺肿瘤样本中是保守的，并且发现它们会增加乳腺癌症细胞的转移。提高CAF的分辨率为开发精确靶向CAF的药物提供了生物标志物。另一项关于乳腺癌症的scRNA-seq研究将调节性T细胞分为五类：共表达细胞毒性T淋巴细胞相关抗原-4的调节性T细胞、具有Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体，以及相互或仅表达相同基因的GITR和其他调节性T细胞，它们具有不同的功能。不同预后的患者具有不同比例的调节性T细胞簇，为个性化治疗提供了靶点。免疫微环境对T细胞和髓细胞进行了更详细的泛癌研究，发现存在颗粒酶K+T细胞、干扰素刺激基因+T细胞、杀伤细胞免疫球蛋白样受体在记忆性T细胞和NK细胞上表达、转录因子7+CD8+T细胞，ficolin 1+常规DC2、分泌性磷酸蛋白1+TAM，以及肿瘤微环境中的叶酸受体β+TAMs。基于scRNA-seq数据，免疫微环境还发现了新的免疫细胞亚群。葡萄膜黑色素瘤的scRNA-seq鉴定了以前未识别的细胞类型，包括主要表达检查点标记LAG3而不是程序性死亡-1或CTLA-4的CD8+T细胞。同时，在肝细胞癌中发现浸润耗尽的CD8+T细胞和具有高表达layilin的记忆T细胞的克隆富集，这些研究为癌症免疫治疗提供了新的靶点。因为CD8+T细胞是参与消除恶性细胞的主要成分。大肠癌CXC基序趋化因子的scRNA-seq鉴定配体BHLHE40+Th1样细胞与干扰素-γ调节转录因子BHLHE40。在不稳定肿瘤中，这些细胞对免疫检查点阻断有良好的反应，可能会提高免疫疗法的疗效。树突状细胞对于呈递抗原以激活肿瘤免疫微环境中的T细胞是必不可少的。胃癌的scRNA-seq揭示了一个新的树突状细胞簇，表达吲哚胺2,3-双加氧酶1和趋化因子C–C基序趋化因子配体(CCL)22、CCL17、CCL19和白细胞介素-32，它们参与T细胞的募集。胰腺导管腺癌的scRNA-seq还鉴定了除了常规细胞标记物之外还高表达吲哚胺2,3-双加氧酶1的树突状细胞簇。吲哚胺2,3-双加氧酶1对于催化色氨酸消耗和犬尿氨酸产生、抑制T细胞增殖和细胞毒性至关重要，这揭示了树突状细胞和T细胞之间的密切相互作用。此外，通过scRNA-seq鉴定了溶酶体相关膜蛋白3+树突状细胞，并且似乎是经典树突状细胞族的成熟形式。溶酶体相关膜蛋白3+DC可以迁移到淋巴结，并高度表达与T细胞相互作用的配体。这些表达特异性标记物的新型树突状细胞簇的发现为癌症免疫治疗提供了一个新的视角。使用scRNA-seq在肺腺癌中发现了肿瘤相关巨噬细胞的新特征基因，包括髓系细胞触发受体2、CD81、具有胶原结构的巨噬细胞受体和载脂蛋白E。此外，乳腺癌症的scRNA-seq表明，除了M2型基因如CD163、跨膜4域A6A和转化生长因子β1外，血管生成因子纤溶酶原激活剂、尿激酶受体和IL-8也在肿瘤相关巨噬细胞中表达。肿瘤相关巨噬细胞中这些新的基因特征图谱与患者生存相关，并为癌症治疗提供了新的潜在靶点。肿瘤样本scRNA-seq显示，一个肿瘤相关巨噬细胞亚群呈现出SPP1、巨噬细胞清除剂受体MARCO和MHC II类基因的高表达。MARCO和SPP1是巨噬细胞激活中的抗炎和免疫抑制信号，而MHC II类基因与促炎功能有关。其他scRNA-seq研究表明，肿瘤相关巨噬细胞经常同时具有促炎和抗炎特征。这一现象表明，肿瘤微环境中的巨噬细胞活化与传统的M1/M2极化不一致。图2：利用scRNA-seq揭示免疫微环境中的新的免疫亚群单细胞数据揭示免疫细胞进化大多数免疫细胞都处于细胞发育过程中。大量的免疫细胞处于发育轨迹的瞬态状态，而不是分化良好的细胞的离散状态。借助scRNA-seq和深入分析，研究人员可以探索分化细胞的特征、特定细胞类型的转变及其可能的机制。最常用的计算方法是拟时序分析。轨迹描述了细胞的发育过程，其特征是基因表达的级联变化。分支点代表细胞分化的显著差异。各种机器学习计算方法已被用于构建轨迹，包括Monocle3、DTFLOW、DPT、SCORPIUS和TSCAN，这些方法已在单独的综述中进行了评估和比较。由于肿瘤相关巨噬细胞和T细胞代表了免疫微环境中最丰富的免疫细胞类型，这里主要关注这两种细胞类型。scRNA-seq显示，TAMs经常共表达M1基因，包括TNF-α和M2基因，如IL-10，并且肿瘤相关巨噬细胞的分化和状态与其抗肿瘤作用直接相关。拟时序轨迹分析证实，肿瘤相关巨噬细胞在M1和M2表型之间连续转换。转录因子IRF2、IRF7、IRF9、STAT2和IRF8似乎在决定TAMs分化中很重要，并可作为表观遗传学靶点诱导肿瘤相关巨噬细胞的M1极化，从而产生促炎和抗肿瘤的微环境。使用环境刺激和抗原T细胞受体(TCR)刺激测定T细胞表型。不同状态的细胞之间TCR库的重叠，即TCR共享，也可用于研究T细胞的进化。结合scRNA-seq和TCR追踪在结直肠癌中发现20个具有不同功能的T细胞亚群。在黑色素瘤肿瘤的耗竭T细胞中发现了28个基因的耗竭特征，包括TIGIT、TNFRSF9/4-1BB和CD27，并且在大多数肿瘤的高耗竭细胞中也被发现上调。另一项关于T细胞的研究进一步鉴定了CD8+T细胞中的其他耗竭标记物，如LAYN、普列可底物蛋白同源物样结构域家族A成员1和突触体相关蛋白47。拟时序轨迹分析表明，T细胞在时间上处于连续激活和终末分化(衰竭)状态(图3)。已经进行了额外的研究来研究耗尽的T细胞的进化和逆转T细胞耗尽的潜在靶点。scRNA-seq与TCR分析相结合表明，功能失调的衰竭T细胞和细胞毒性T细胞可能在时间上与发育有关。因此，研究集中在CD8+T细胞从效应细胞到衰竭T细胞的过渡过程。scRNA-seq鉴定出两个CD8+T细胞簇为非小细胞肺癌中预先耗尽的T细胞。在肺腺癌中，预先耗尽与耗尽的T细胞比率与更好的预后相关。因此，在耗尽前中断预先耗尽的T细胞可能对癌症免疫治疗至关重要。由于免疫细胞和恶性细胞之间的密切相互作用，恶性细胞的进化在免疫细胞进化中也起着至关重要的作用。拟时序轨迹分析表明，转移性肺腺癌的轨迹分支不同于向纤毛细胞和肺泡型细胞的正常分化。受恶性细胞进化的影响，正常的骨髓细胞群体被单核细胞衍生的巨噬细胞和新型树突状细胞取代。T细胞也被发现会衰竭，从而构建免疫抑制的肿瘤微环境。同样，另一项研究表明甲状腺癌症细胞来源于乳头状甲状腺癌症细胞亚簇，其中构建了不同的肿瘤免疫微环境，导致预后显著恶化。图3：肿瘤相关T细胞和巨噬细胞的进化过程免疫微环境中不同细胞间的通讯网络免疫微环境上的细胞通讯与肿瘤进展有关。配体-受体相互作用是一种重要的细胞通讯类型，对于构建免疫微环境和识别潜在的治疗靶点至关重要。scRNA-seq是在细胞基础上进行的，这使得研究未发现的细胞相互作用变得可行。已经开发了许多基于scRNA-seq数据研究配体-受体相互作用的分析工具，包括iTALK、CellTalker和CellPhoneDB。这些工具利用了已知配体-受体对相互作用的数据库。其中，CellTalker利用差异表达的基因，而CellPhoneDB包括配体和受体的亚基结构。其他工具，如NicheNet，也考虑了受体细胞下游通路的变化。在肿瘤进展过程中，恶性细胞导致免疫细胞的募集和功能障碍，从而相互影响肿瘤的发生和恶性细胞的进化，形成恶性循环(图4)。发现TAMs通过表皮生长因子受体-双调节蛋白配体受体对与恶性细胞相互作用。在基底样乳腺癌细胞系中AREG的调节导致抗炎TAMs的招募。同时，基于scRNA-seq，发现了一种EGFR相关的反馈回路可促进胰腺腺鳞癌的进展。来源于TAMs的抑瘤素M也与其在恶性细胞上的受体相互作用，以激活信号转导子和转录激活子3。研究人员通过整合素受体与胶原蛋白、纤维连接蛋白、血小板反应蛋白1配体和富含亮氨酸重复序列的G蛋白偶联受体4-R-反应蛋白3的相互作用，发现CAF与胃癌细胞之间的通信，这些配体调节干细胞。此外，胰腺导管腺癌的scRNA-seq揭示了TIGIT与T细胞和NK细胞中的甲型肝炎病毒细胞受体2之间的相互作用，以及它们在恶性细胞中的相应配体PVR和LGALS9，导致免疫细胞功能障碍和胰腺癌症进展。因此，基于单细胞数据探索免疫细胞和恶性细胞之间的细胞相互作用提供了可能治疗靶点，以打破肿瘤进展的恶性循环。除了恶性细胞外，scRNA-seq和随后的分析还预测了免疫细胞之间在时间上的相互作用，这表现出相反的功能(图3)。例如，研究发现TAM降低了CXCL12-C-X-C基序趋化因子受体3和CXCL12-CXCR4的相互作用，增强了鼻咽癌细胞毒性T细胞和Tregs之间的CD86-CTLA-4相互作用，导致肿瘤免疫微环境加重癌症进展。此外，CAFs通过分泌CXCL12募集Tregs，并通过periostin与M2巨噬细胞相关。图4：免疫微环境中的细胞通讯网络基于scRNA-seq的肿瘤免疫微环境的临床应用和潜在靶点几十年来，临床实践中一直采用时间的量化来预测患者的生存率和对治疗的反应。利用免疫组化分析的免疫评分，量化肿瘤中的原位免疫细胞浸润。与传统的免疫评分相比，scRNA-seq在免疫微环境上提供了前所未有的渗透免疫细胞分辨率。已经鉴定出与预后相关的新的免疫细胞簇。例如，在早期复发的肝细胞癌中发现了一种独特的低细胞毒性先天性样CD8+T细胞表型。这些T细胞过表达KLRB1，同时下调共刺激和耗竭相关分子，包括肿瘤坏死因子受体超家族、成员9、CD28、诱导型T细胞共刺激因子、TIGIT、CTLA-4和HAVCR2。这种T细胞簇的浸润与癌症的不良预后相关。此外，基于scRNA-seq的细胞相互作用也被计算在预测模型中。基于细胞间通讯相关基因构建了机器学习模型，以预测肺腺癌的复发。将八个细胞间通讯相关基因和患者的临床信息相结合，获得了0.841的受试者-操作者特征曲线下面积。除了预后预测外，肿瘤免疫微环境中独特的细胞相互作用也与免疫疗法的反应有关。scRNA-seq分析发现，抗PD-1治疗的应答者和非应答者之间存在不同的细胞-细胞通信网络，有可能预测患者对抗PD-1疗法的反应。因此，在scRNA-seq的帮助下，可以更准确地预测患者的预后和对免疫疗法的反应。利用scRNA-seq在精准医学中具有启发性，例如帮助靶向治疗克服耐药性。例如，医生在使用替比法尼治疗的非CR肌肉浸润性膀胱癌症患者治疗前后应用患者衍生异种移植物的scRNA-seq。在治疗后的PDX中发现PD-L1的上调，并降低了免疫细胞的抗肿瘤作用。因此，选择了用PD-L1抑制剂进行额外治疗。随后，患者获得了良好的反应。此外，在单药耐药性肿瘤中，通过scRNA-seq鉴定了新的免疫亚型。用抗集落刺激因子1受体阻断TAMs不能减少胆管癌的肿瘤进展。scRNAs-eq鉴定了表达APOE的粒细胞髓系衍生抑制细胞的补偿富集，其介导T细胞抑制。TAMs和粒细胞性骨髓源性抑制细胞的双重抑制与抗CSF1R和抗淋巴细胞抗原6复合物、基因座G治疗联合增强了小鼠的免疫检查点阻断效果小鼠模型，这在临床实践中很有前景。除了治疗耐药肿瘤外，scRNA-seq在免疫微环境上的应用也突出了需要进一步研究的潜在新靶点。T细胞是免疫微环境中去除恶性细胞最重要的免疫细胞。然而，在不同的肿瘤中，耗尽的CD8+T细胞会导致不利的预后。除了众所周知的免疫抑制检查点外，scRNA-seq还鉴定了高表达内皮前体蛋白、酪氨酸酶相关蛋白1和内皮素受体B型的耗尽CD8+T细胞，这些细胞可以作为新的潜在靶点。髓细胞是免疫微环境招募免疫细胞所必需的。通过scRNA-seq鉴定TREM2/APOE/补体组分1，q亚组分阳性巨噬细胞浸润为透明细胞肾癌复发的预后生物标志物。另一项研究证实，小鼠中靶向TREM2的抗体与缺乏MRC1+和CX3CR1+巨噬细胞以及表达免疫刺激分子的髓系簇的扩增有关，这促进了T细胞反应并导致更好的预后。细胞相互作用也可以用作治疗靶点。肝内胆管癌的scRNA-seq揭示了血管CAFs与肝内胆管细胞之间的串扰。血管CAFs分泌的IL-6诱导Cajal间质细胞细胞的表观遗传学改变，从而增强恶性肿瘤。因此，IL-6信号在Cajal间质细胞的中断变得非常有趣。表1总结了scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点。表1：scRNA-seq显示的癌症治疗的潜在靶点总结scRNA-seq可以绘制全面的肿瘤免疫微环境细胞图谱，为各种肿瘤的临床应用提供了新的视角。此外，免疫微环境的细胞成分和通讯为癌症治疗提供了潜在靶点，并有助于精确医学的发展。技术的进步和单细胞分析的广泛应用可以发现癌症治疗的新观点，助力临床研究。作为突破性的新技术，单细胞分析技术有望逐渐取代传统的整体样本二代测序。单细胞分析技术在临床和药物开发方面的应用前景更为广阔，可以代替或补充分子、细胞和组织病理检测的现有技术，也可以用于新兴的细胞治疗。

优势● iMScope QT可测量的最大范围超过100万像素，能够进行大面积样本分析，例如在一次检测中对小鼠大脑全切片进行分析。● iMScope QT的分析速度比前一代产品快8倍以上，能够进行快速分析。● iMScope QT具有高质量准确度、分辨率及高空间分辨率，能够进行精确质谱成像分析。 概述质谱成像技术可以通过质谱仪直接检测生物分子和代谢物，同时保留其在样本组织上的位置信息，因此，可以生成不同生物分子基于特定离子信号强度和位置信息的二维质谱图像。iMScope成像质谱显微镜是用于质谱成像分析的整合型仪器，结合了光学显微镜和质谱仪，能够分析物质的结构和分布特征，拓展了药物研发和代谢物研究等领域的范围。通过将MALDI转换成LC和ESI系统，iMScope还可用于LC-MS定性及定量分析。本文将介绍配备Q-TOF质谱仪的新型iMScope QT（图1），并与前一代iMScope TRIO设备进行比较。图1 iMScope QT 小鼠全脑切片分析前一代iMScope TRIO设备的最大可测量范围是250 × 250像素。在iMScope QT中，可测量范围已扩展至1024 × 1024像素，能够以15 μm的空间分辨率分析小鼠全脑切片（约17mm × 9.4 mm）。根据表1条件进行检测，可在m/z 885.557处获得磷脂酰肌醇PI (38:4)，并在m/z 888.631处获得硫苷脂(C24:1)的清晰质谱图像（图2）。 此外，由于iMScope QT的最大激光频率为20 kHz，分析速度比iMScope TRIO快8倍以上。结果显示完成图2所示的小鼠全脑切片（702624 pix）质谱成像分析仅需6小时。 表1 分析条件图2 小鼠全脑切片的质谱成像结果（空间分辨率：15 μm） 小鼠小脑的高空间分辨率分析对小鼠小脑附近的区域进行高空间分辨率质谱成像分析，如图2（a）中红色部分所示。根据表1中的分析条件，空间分辨率为5 μm。如图所示，可在m/z 885.557处获得 PI (38:4)、在m/z 888.631处获得硫苷脂(C24:1)，检测到更清晰更详细的质谱图像（图3(b)和(d)）。 此外，由于iMScope QT的质量准确度和分辨率较高，能够分离和检测PI (38:4)的同位素（m/z 888.573）和硫苷脂(C24 :1)（m/z 888.631），并能提取每种同位素的质谱图像（图3(c)和3(d)）。而iMScope TRIO则无法获得以上结果。 图3 小鼠小脑的光学图像和质谱图像（空间分辨率：5 μm） (a) 光学图像(b) PI (38:4)的质谱图像，m/z 885.557(c) PI (38:4)同位素的质谱图像，m/z 888.573(d) 硫苷脂(C24:1)的质谱图像，m/z 888.631 结论与iMScope TRIO相比，iMScope QT的分析范围更广，分析速度更快，可实现更广泛的快速成像分析。此外，随着检测准确度和分辨率的提高，能够对各种目标化合物进行高精确度、高特异性的质谱成像分析。 iMScope QT不仅整合了质谱和形态学分析，而且能够在更广泛的领域实现更快速、更灵敏以及更高的空间分辨率的检测。 本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。

免疫疗法(immunotherapy)是在机体免疫功能低下或亢进时，利用生物学、化学、物理学手段人为地增强或抑制机体的免疫功能来对抗癌细胞的一种方法，但存在靶向不良反应、缺乏实时监测技术和反应不可持续等问题。 近期，青岛科技大学袁勋教授课题组设计了一种基于超小金纳米团簇(NC)的诊疗探针，并将其用于近红外二区窗口(NIR-II)荧光成像指导的光学治疗和光激活癌症免疫治疗。 该设计的关键是采用具有单线氧（1O2）可切割功能的连接分子将原子精确且具有近红外二区荧光（NIR-II PL）特性的Au44MBA26 NCs与小分子免疫抑制剂NLG919偶联，获得肿瘤诊疗探针Au44MBA26-NLG NCs（图1）。 图1 Au44MBA26 NCs的结构及近红外光激活机制。 该探针(Au44MBA26-NLG)由具有精确的原子结构和NIR-II发射性能的Au44MBA26 NCs(MBA表示水溶性4-巯基苯甲酸)通过单线态氧(1O2)切割的连接子与免疫检查点抑制剂NLG919偶联而成。 在近红外光照射下，Au44MBA26-NLG不仅可以对肿瘤进行NIR-II PL成像以指导肿瘤治疗，还可以利用光热特性进行癌症光热治疗(PTT)以及利用光生成的1O2进行光动力治疗(PDT)，并释放NLG919以用于癌症免疫治疗。 图2瘤内注射AU、MBA、-NLG后不同时间点的4T1荷瘤小鼠NIR-11PL图像。（左）图3 Au44MBA26-NLG在肿瘤部位的荧光强度（右）图4 局部开窗区域的荧光强度分布(Rois)。 实验结果表明，由Au44MBA26-NLG调节的多重效应可促进效应T细胞的增殖和活化，提高全身抗肿瘤T淋巴细胞(T细胞)的免疫力，显著抑制活体小鼠的原发和远端肿瘤的生长。 综上所述，该研究能够为NIRII PL成像指导的光学治疗和光激活癌症免疫治疗提供一个新型高效的纳米诊疗平台。 图4 Au44MBA26-NLG NCs探针用于NIR-II荧光成像引导的肿瘤光疗（PTT/PDT）和光激活免疫治疗示意图。目前，这篇论文已经被《ACS Nano》期刊正式接收，想要查看完整英文版全文的读者，可以复制下方链接获取。https://doi.org/10.1021/acsnano.3c02370 值得一提的是，在上述研究中，研究团队选择了由北京睿光科技有限责任公司与医学影像的专业团队联合开发的国产活体荧光成像系统——NirVivo系列小动物活体荧光成像系统，并将此作为实验的核心仪器之一。NirVivo系列小动物活体荧光成像系统目前，该系统拥有三个型号可供选择，分别是NirVivo-lite、NirVivo-Pro和NirVivo-MIX，可以对可见光、近红外一区及近红外二区谱段开展生物自发光和荧光成像实验，拥有完整的自主知识产权，配置灵活，操作简洁，成像效果好。 可覆盖400-1700nm全谱段成像； 采用-80℃深度制冷科学级成像器件，可实现5分钟以上曝光； 高度集成的软硬件系统，可实现一键自动采集，提高实验效率； 宽视场和显微视野可选，可实现局部区域显微荧光成像；

肿瘤的发展与肿瘤微环境息息相关，肿瘤微环境高度动态且复杂，其中有许多还未发现的作用。而免疫细胞作为肿瘤微环境的关键角色，已经为肿瘤治疗带来了前所未有的突破，例如免疫检查点阻断以唤醒T细胞。然而如此之好的疗效仅有部分个体受益，其他个体仍存在治疗抵抗。在导致治疗抵抗的因素中，肿瘤微环境尤为关键，比如肿瘤微环境中的先天免疫细胞包括吞噬细胞，即单核细胞和巨噬细胞，以及树突状细胞等，在宿主防御、组织内稳态和修复中发挥重要作用。癌症治疗最令人畏惧的障碍就是克服免疫抑制性肿瘤微环境。人体肠道微生物群影响肿瘤微环境中抗肿瘤免疫及对免疫治疗的反应，最近有研究表明癌症患者微生物群对免疫检查点阻断反应存在关联【1,2】，但是分子基础不明。究其原因可能是因为前期研究的着眼点都放在了T细胞上，而对于微生物群是否调节先天免疫细胞的功能还不清楚。2021年10月7日，美国国立卫生研究院国家癌症研究所的Romina S. Goldszmid研究小组在Cell杂志上发表题为The microbiota triggers STING-type I IFN-dependent monocyte reprogramming of the tumor microenvironment的研究论文，在这篇研究论文中，作者发现人体微生物群通过STING-type I IFN依赖机制调节肿瘤微环境的促肿瘤/抗肿瘤平衡，重编程肿瘤内单核吞噬细胞以促进抗癌免疫和免疫检查点阻断法的疗效。在这项研究中，作者在临床前淋巴瘤中进行了单细胞分析、微生物群扰动（microbiota perturbation）分析和功能细胞表征分析。作者首先发现单核吞噬细胞的可塑性很强，微生物信号将肿瘤微环境中的单核吞噬细胞重编程为免疫刺激性单核细胞和树突状细胞。单细胞RNA测序显示，微生物群的缺失以牺牲单核细胞和树突状细胞为代价，使肿瘤微环境向致瘤性巨噬细胞转移。作者接下来的机制探索表明，微生物群衍生的干扰素基因刺激因子（STING）激动剂（例如c-di-AMP）引起了单核吞噬细胞重编程，通过肿瘤内单核细胞诱导I型干扰素（IFN-I），从而调节巨噬细胞极化，以及自然杀伤（NK）细胞-树突状细胞相互作用。由此作者提出疑问，对微生物群进行饮食控制是否能成为临床上重编程肿瘤微环境的新方法？于是作者给小鼠饲喂了高纤维的饮食，发现IFN-I的产生增加了，肿瘤微环境中的单核吞噬细胞也得到了重塑，增加了树突状细胞并改善了抗肿瘤反应，同时，免疫检查点阻断的疗效也大幅提高。这项发现与最近的一些临床研究相符【3,4】。后续研究发现，富含纤维的阿克曼菌（Akkermansia muciniphila）能够产生c-di-AMP并出现和高纤维饮食相同的结果。在黑色素瘤患者中，作者再次验证了前面的发现。免疫检查点阻断应答者的微生物群诱导 IFN-I产生，并重塑先天免疫肿瘤微环境；同时，通过粪便微生物群移植也可以触发IFN-I产生，并重编程肿瘤内单核吞噬细胞以促进抗癌免疫和免疫检查点阻断疗效（图2）。这些观察结果强有力地支持微生物群、IFN-I和免疫检查点阻断反应之间的因果关系。人体微生物群协调肿瘤中IFN-I和先天免疫肿瘤微环境重编程。综上所述，这项研究发现微生物群衍生的STING激动剂通过肿瘤内的单核细胞诱导IFN-I的产生，从而使肿瘤微环境更加有利于抗肿瘤；这些单核细胞调节NK细胞的募集和激活、以及随后的NK细胞-树突状细胞相互作用（图3左）；当微生物群受到破坏时，单核细胞-IFN-I-NK细胞-树突状细胞的级联反应停止，单核细胞分化为促肿瘤巨噬细胞（图3右）；通过高纤维饮食调节微生物群、或通过产c-di-AMP菌、或来自免疫检查点阻断应答者个体的微生物群移植都能够促进IFN-I途径、改善抗肿瘤反应、加强疗效。这项研究填补了微生物群如何调节肿瘤内单核吞噬细胞的空白。该研究揭示了微生物群与先天免疫细胞之间的复杂相互作用，以及微生物群形成肿瘤微环境先天免疫以调节抗肿瘤免疫的机制，为利用微生物群进行癌症治疗带来了启发。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2021.09.019

p 　　华中科技大学科研团队揭示了肿瘤微环境中肿瘤细胞与免疫细胞相互调节机制。《临床研究杂志》近日在线发表了该成果。 /p p 　　近年来，随着肿瘤免疫治疗，特别是Car-T细胞免疫治疗技术和免疫节点治疗在临床上的成功，深入研究肿瘤微环境对免疫细胞功能的调节机制具有重要的基础研究意义。 /p p 　　华中科技大学基础医学院免疫学系杨想平团队的研究发现，在小鼠模型中，皮下移植的肿瘤细胞在小鼠中生长更快，尾静脉注射的肺腺癌肿瘤细胞向肺转移结节在小鼠中明显增多，血管增多，巨噬细胞向促肿瘤表型极化增强。 /p p 　　杨想平团队和病理系王国平团队合作发现，在人的临床肺腺癌患者组织中，肿瘤细胞能通过其代谢产物调控巨噬细胞囊泡水解酶表达，从而使肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤微环境中编程重组为促进肿瘤生长的免疫细胞。 /p p 　　该研究还发现囊泡水解酶表达高低可作为肺腺癌重要的预后标志，因此具有重要的临床意义。 /p p /p

p 　　癌症是少数现代医学仍然无法攻克的疾病之一，癌细胞以其复杂多样的代谢方式和生态微环境给癌症治疗带来极大的困难。在目前癌症的治疗策略中，化疗仍是最常用的手段之一。但常规的癌症化疗，在高毒性的药物作用于全身造成强烈毒副作用的同时，病灶的药效却随之大幅降低。事实上，强毒副作用与低化疗效果成为了癌症病人的主要死亡原因之一。因此，开发无毒、安全和高效的癌症治疗体系尤为重要。 /p p 　　近日，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员施剑林、陈雨带领的科研团队提出了“纳米催化医学”的新型肿瘤治疗策略，利用多元化、高选择性和高特异性的催化反应实现安全、无毒药物在肿瘤区域微环境刺激下原位转化为有毒物质，从而达到选择性杀死肿瘤细胞而不对正常组织产生毒副作用的目的。最新的一项将纳米催化医学策略成功应用于肿瘤治疗的工作发表在《自然-通讯》上。 /p p 　　在该项工作中，研究团队合成了一种枝状介孔二氧化硅纳米粒子作为药物输运系统载体，依次负载直径2 nm的超小四氧化三铁纳米粒子和葡萄糖氧化酶，构建一种新型的纳米催化剂。该纳米催化剂中的葡萄糖氧化酶是一种高活性有机酶，且四氧化三铁纳米粒子是一种高效、高稳定性的Fenton反应催化剂。该催化剂利用肿瘤细胞内旺盛的葡萄糖原料和微酸性代谢环境，连锁地进行高效的生物酶催化反应和化学Fenton催化反应。在第一步生物酶催化反应中，葡萄糖氧化酶选择性地催化肿瘤内的d-葡萄糖生成过氧化氢与葡萄糖内脂。过氧化氢作为下一步化学Fenton催化反应的反应物，在酸性条件下被四氧化三铁催化生成高毒性的活性氧物种-羟基自由基。高毒性的羟基自由基可以诱导肿瘤细胞的凋亡，在实现杀死肿瘤细胞的同时，不对正常的组织和器官造成损害。体内动物实验结果显示，该纳米催化剂对健康的小鼠在1个月的时间内没有不良影响，表明其具有良好的体内生物安全性。在荷瘤鼠的体内治疗毒性研究中发现，其对于4T1乳腺癌肿瘤和U87脑胶质瘤肿瘤的抑制效率分别达64.67%和57.24%，表明该纳米催化剂具有较好的肿瘤杀伤和抑制能力。 /p p 　　此外，该团队利用瘤内催化反应策略，开展了不同的无毒副作用肿瘤化疗的系列前沿探索工作。如利用介孔氧化硅纳米颗粒作为载体，将无毒的金属朴啉分子输运至癌症病灶，在常规的超声外场作用下，瘤内催化产生大量单线态氧自由基，安全高效杀灭肿瘤(J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1275-1284)。该团队还合成得到无毒的非晶铁纳米颗粒，进入肿瘤后，这种纳米颗粒在肿瘤弱酸性环境下释放出二价铁离子，催化肿瘤过表达的过氧化氢，原位产生活性氧组分，同样达到安全高效杀灭肿瘤的目的(Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 2101-2106)。这些工作为未来的肿瘤精准治疗提供了全新的路径。 /p p 　　该研究工作得到了国家重点研发计划“青年科学家”专项(纳米专项)、国家自然科学基金、中国化学会青年人才托举工程以及中科院青年创新促进会等的资助和支持。 /p p style=" text-align: center " img title=" 1.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/c586eb99-c6e8-41c8-b2e9-73c1aa46ffde.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 基于纳米催化剂的连锁催化反应用于肿瘤治疗的示意图 /strong /p p 　　论文题目：Tumor-selective catalytic nanomedicine by nanocatalyst delivery /p p 　　 /p p & nbsp /p

中国科学技术大学化学与材料科学学院梁高林教授课题组与中科院强磁场科学中心钟凯研究员课题组合作，发明一种能在化疗肿瘤内“智能”自聚集的磁共振纳米造影剂，并在患有肿瘤的小鼠体内验证了其优异的肿瘤成像效果。该研究成果近日在线发表在国际著名学术期刊《纳米快报》上。　　半胱天冬酶家族在介导细胞凋亡的过程中起着非常重要的作用，对半胱天冬酶的检测可以很好地监测肿瘤细胞的早期凋亡，从而评价肿瘤化疗的疗效，为后续治疗提供参考。核磁共振成像是一种无放射、非侵入的影像学技术，且成像参数多、扫描速度快、组织分辨率高，是常见的影像检查方式。磁性纳米粒子在生物成像方面已经得到广泛应用，大的磁性纳米粒子比目前常用的小磁性氧化铁纳米粒子在磁共振成像方面更具优越性，但前者在血液中被很快清除，导致组织的磁共振信号降低。　　为解决这一难题，梁高林教授课题组设计了一种“智能”小分子——四氧化三铁复合纳米粒子，该纳米粒子在凋亡肿瘤细胞内半胱天冬酶的控制下，“智能”地自聚集成大尺寸磁性纳米粒子，可显著增强肿瘤的横向磁共振成像信号。他们与钟凯课题组合作，在中科院强磁场科学中心9.4特斯拉磁场强度下对小鼠肿瘤活体进行磁共振成像，结果显示，与对照组四氧化三铁磁性纳米粒子相比，该“智能”四氧化三铁磁性纳米粒子的横向加权磁共振成像信号显著增强，并且没有对小鼠产生毒性。　　专家称，这种新型的四氧化三铁磁共振纳米造影剂，能够更加简单、准确和灵敏地测定体内外半胱天冬酶的活性，从而为肿瘤化疗疗效评价提供了新思路。

8月4日，中国科学技术大学生命科学与医学部周荣斌、江维教授团队与转化医学与创新药物国家重点实验室唐任宏团队合作，在Science以“First Release”的形式在线发表题为“Pituitary hormone α-MSH promotes tumor-induced myelopoiesis and immunosuppression”的“Research Article”研究论文，报道了下丘脑-垂体轴及其产生的激素α-MSH在介导肿瘤诱导的髓系造血和免疫抑制中的关键作用。肿瘤诱导的免疫抑制是其逃避免疫监视和攻击的重要原因。靶向PD-1和CTLA-4等靶点的免疫检查点治疗（ICT）策略在一定程度上能够逆转肿瘤免疫抑制并取得了较好的治疗效果，但临床响应性还比较低，需要进一步揭示肿瘤免疫抑制机制并寻找新的免疫治疗靶点和策略。肿瘤患者经常遭受抑郁、恐惧、焦虑等精神或情感应激，且流行病学研究发现长期抑郁、压力会加速肿瘤的发展并削弱肿瘤免疫治疗的效果，表明神经系统及其介导的应激反应在肿瘤生长和免疫调控中发挥重要作用。下丘脑-垂体（HP）轴是神经内分泌系统的重要组成部分，也是机体感应应激反应的重要调节中枢。过去的研究发现HP可通过产生激素如促肾上腺皮质激素、促甲状腺激素和催乳素调节免疫反应。此外，在肿瘤患者中HP产生的雌激素、孕激素和糖皮质激素等一些下游激素或效应物显著升高，提示神经内分泌系统和HP轴可能调节肿瘤免疫，但是HP轴在肿瘤免疫中的作用及免疫系统感应肿瘤诱导的神经应激的机制尚不清楚。在该项研究中，研究人员通过构建不同的肿瘤模型（ICT抵抗的LLC和B16F10-GMCSF肿瘤以及敏感的MC38和MCA205肿瘤）来研究下丘脑-垂体轴在肿瘤免疫中的作用，发现荷瘤小鼠血清中α-MSH浓度显著升高，但垂体产生的其他激素如内啡肽、促甲状腺激素、催乳素、卵泡刺激素、黄体生成素等无显著差异。与此同时，研究人员发现荷瘤小鼠下丘脑室旁核（PVH）神经元被激活，并且垂体中叶负责编码α-MSH合成的蛋白POMC的表达也显著增强，表明肿瘤可促进下丘脑活化和垂体α-MSH产生。为了进一步研究POMC及其产物α-MSH在肿瘤免疫中的作用，研究人员利用立体定位注射腺病毒载体的的方式敲低垂体Pomc基因的表达，随后进行荷瘤实验。结果显示敲低垂体Pomc的表达能够显著抑制不同皮下肿瘤的生长。同时，在B16F10肺转移模型和LLC原位肿瘤模型中，敲低垂体Pomc的表达也能够显著抑制肺部转移灶数目和肺部结节数量。进一步研究人员发现敲低垂体Pomc表达能够增强抗肿瘤免疫能力，同时抑制髓系造血和肿瘤相关髓系细胞（MDSCs和TAMs等）的聚集。这些结果表明垂体来源的α-MSH通过诱导髓系造血和免疫抑制促进肿瘤生长。为了探究α-MSH通过何种受体参与调控肿瘤诱导的髓系造血和免疫抑制，研究人员检测了α-MSH的受体的表达情况，发现MC5R在骨髓造血前体细胞高表达。通过构建Mc5r全身或条件型缺陷小鼠进行荷瘤实验，研究人员发现Mc5r缺陷可以显著地增强抗肿瘤免疫并抑制不同类型肿瘤的发生发展。此外，Mc5r缺陷可以抑制肿瘤诱导的髓系造血。更为重要的是，不管是ICT敏感还是抵抗的肿瘤模型中，利用多肽抑制剂阻断MC5R均可抑制肿瘤生长，且MC5R多肽抑制剂与抗PD-1抗体联合使用可提高ICT的效率。最后，研究人员探讨了上述研究的临床相关性，发现非小细胞肺癌（NSCLC）和恶性头颈癌（HNC）患者血清中α-MSH浓度显著升高并与外周血中的MDSCs比例呈正相关。论文链接：10.1126/science.abj2674

p style=" text-align: justify " 　　 strong 坏死 /strong 是由细胞外部因素(如缺氧)引起的一种细胞死亡形式，它通常与乳腺、结肠、脑、肺、肾和胰腺中迅速生长的恶性肿瘤有关。有效并快速地鉴别肿瘤坏死区域能够提供早期复发或死亡的预后信息，从而帮助癌症的诊断与治疗。 /p p style=" text-align: justify " 　　质谱作为一种高灵敏分析技术可对分析样品进行快速检测，并提供样品组分的质谱轮廓图信息。 strong 解吸电喷雾电离质谱(DESI-MS)技术 /strong 是目前广泛使用的质谱成像技术之一，其结合了质谱技术与成像技术的优势，可用于获取样本组分在空间的分布情况，有利于肿瘤坏死区域的准确识别。为缩短检测时长，本实验辅助使用旋光测定技术实现了DESI-MS对肿瘤切片的快速空间靶向检测分析，使分析时间缩短至2 min。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 实验方法 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　雌性小鼠的乳腺癌肿瘤组织，液氮冷冻后在冷冻切片机上以10 μm厚度切片，固定于载玻片，于-80 ℃贮存待用。 /p p style=" text-align: justify " 　　对10 μm肿瘤切片采用自制旋光成像系统进行旋光测定，根据旋光图像显示的极化异质性区域对组织切片进行靶向DESI-MS成像分析。 strong 采用DESI源与Waters Xevo G2-XS Q-Tof系统 /strong ，喷雾溶剂采用ACN/DMF(v/v 1:1)+150 pg/μL LE，流速1 μL/min，毛细管电压3.6 kV，雾化气压力100 psi，扫描速度100 μm/s，空间分辨率100 μm，负离子模式采集。 /p p style=" text-align: justify " 　　使用沃特世高清成像软件(HDI)处理质谱成像数据。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 结果与讨论 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　图1所示为坏死性乳腺癌肿瘤的DESI-MS成像结果。根据离子成像图以及质谱图，可以看到，已知生物标记物油酸m/z 281.25以及花生四烯酸m/z 303.2主要存在于坏死组织，而肾上腺素酸m/z 331.26主要存在于非坏死组织，这与已有研究结果相匹配 此外，我们还发现m/z 574.48(暂定为[Cer(d34:1) + Cl]-)仅存在于坏死组织，m/z 391.25仅存在于非坏死组织，利用这两种物质的叠加图可以显示整个肿瘤切片的坏死与非坏死区域轮廓图。以上DESI-MS成像数据与H& amp E、Pan-CK染色图像所示的病理学分析数据一致，进一步证实了DESI-MS检测数据的可信度。 /p p style=" text-align: center " img title=" 11111111111.webp.jpg" alt=" 11111111111.webp.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/e607732f-f6fb-4dcb-b7e7-60a7c082c0e1.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图1.乳腺癌肿瘤切片的DESI-MS成像。(a)肿瘤标记物的离子成像图以及H& amp E、Pan-CK染色图像 (b)非坏死肿瘤组织的DESI-MS平均质谱图 (c)坏死肿瘤组织的DESI-MS平均质谱图 (d)健康乳腺组织的DESI-MS平均质谱图。 /p p style=" text-align: justify " 　　然而，要得到整个肿瘤切片的DESI-MS成像图需耗费较长时间，本实验条件下所耗时长为5 h，因此该检测方法并不适用于术中肿瘤坏死区域的快速识别。这里，我们采用 strong 旋光测定技术 /strong ，根据坏死区域组织结构的改变，测定组织的光学去极化率，从而使DESI-MS分析靶向化，大大缩短分析时间。图2a为肿瘤切片的H& amp E成像，可以看到图2b显示的极化异质性区域与病理学上的坏死区域有很大的关联性。根据偏振图像中的极化异质性区域进行靶向DESI-MS采集，可以得到包含生物标记物的质谱图(图2c)，从而快速鉴别肿瘤坏死区域，如此可将整个分析时间缩短至2 min以内。 /p p style=" text-align: center " img title=" 22222222222222.webp.jpg" alt=" 22222222222222.webp.jpg" src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201812/uepic/9c5e7c66-ae6e-4a78-8d63-cc42c9c0e4fd.jpg" / /p p style=" text-align: center " 　　图2.组织极化法辅助的靶向DESI-MS分析。(a)肿瘤切片的H& amp E成像 (b)肿瘤切片的偏振成像 (c)图2b中标记位置的单次扫描质谱图，条形图所示为均匀分布在坏死与非坏死区域的150个采集数据中生物标记物m/z 572.48与m/z 391.25的平均峰强度 (d)m/z 572.48的放大质谱图。 /p p style=" text-align: justify " 　 span style=" color: rgb(0, 112, 192) " strong 　总结 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　DESI-MS质谱成像技术可用于乳腺癌肿瘤坏死区域的准确识别，辅助使用旋光测定技术可以引导DESI-MS进行靶向性的检测分析，从而大大缩短术中的检测时长。 /p p /p

人类大多数肿瘤是异质性的，由具有不同性质的细胞克隆组成，呈现出不同的特点。高度异质性肿瘤具有较差的临床疗效，但其潜在机制仍不清楚。肿瘤的转移性是大多数癌症患者死亡的原因。因此，了解转移进程的驱动因子是改善临床结果的关键。癌症基因组测序研究已经确定了原发性和转移性肿瘤之间具有极小的遗传差异，并显示原位肿瘤和远处转移病灶具有显著的亚克隆异质性。最近的一些研究表明：微观环境变化是肿瘤转移传播和生长的主要媒介，从而突出了在肿瘤进展中的非细胞自发因子的作用。本期IVIS视角小编带您探究一下Nature最近发表的论文：《亚克隆合作通过修饰局部和全身的免疫微观环境驱动肿瘤转移》本文揭示了表达IL11和FIGF (VEGFD)的乳腺癌细胞的小亚克隆协同作用促进转移进展并产生了驱动性和中性亚克隆组成的多克隆转移。单克隆、多克隆原发灶和转移灶的上皮细胞及基质细胞表达谱分析显示了这种协同作用是间接的，是通过局部和系统微环境介导的。作者确定中性粒细胞为主的白细胞群受表达IL11小亚克隆的调节，敲除中性粒细胞的表达，可以阻止肿瘤转移的生长。来自原发性肿瘤、血液和肺的CD45阳性细胞群的单细胞RNA-seq显示IL11作用于骨髓间充质基质细胞，可诱导产生致瘤性和转移性中性粒细胞前体。本文结合IVIS活体成像系统研究发现了非细胞自发因子和小亚克隆在肿瘤转移中起着关键作用。探究驱动转移的亚克隆协同作用分子机制本文用人类乳腺癌细胞系(MDAMB-468)的肿瘤（来源于异质性肿瘤异种移植模型），研究亚克隆在肿瘤表型之间的相互作用。作者之前已经证实一个小的亚克隆通过非细胞自主的相互作用可以驱动肿瘤生长。本文测试了18个亚克隆，每一种表达一种与转移和血管再生有关的分泌蛋白。并发现具有全部18个亚克隆的多克隆肿瘤生长最快（上图a）。相反只有白细胞介素11 (IL11) 和趋化因子 (C-C motif) 配体5在单克隆肿瘤能够促进肿瘤生长。我们还确定了表达IL11和低聚果糖诱导生长因子（FIGF也被称为VEGFD）的亚克隆两者的混合物在很大程度上能够复制肿瘤这种生长特点。克隆之间合作导致多克隆转移Nature Cell Biology :Published: 01 July 2019https://www.nature.com/articles/s41556-019-0346-xIL11缺失的多克隆肿瘤阻止了肿瘤的生长，揭示了IL11和FIGF因子在肿瘤生长中的协同作用。此外，多克隆肿瘤和仅包括IL11和FIGF亚克隆的肿瘤具有高度的转移性（上图b）。本文首先验证含有IL11+和FIGF+驱动因子的原发性转移瘤MDA-MB-468的克隆能力，像中性子亚克隆。单克隆或绿色荧光蛋白 (GFP)的多克隆混合物荧光素酶表达亲本细胞，红色荧光蛋白 (RFP)植入v5标记的IL11+细胞、RFP+FIGF+细胞植入到免疫缺陷NOG小鼠的乳腺脂肪垫。我们每周用卡尺测量原发肿瘤的生长情况并通过每周生物发光观察转移病灶成像。多克隆肿瘤（含5% IL11+、5%的FIGF+RFP+细胞和90%的GFP+亲本细胞）生长较快，转移性更强与单克隆和亲本肿瘤相比（如下图a）。中性粒细胞的系统性表达降低抑制了由IL11+和FIGF+亚克隆驱动的多克隆肿瘤的转移扩散(或生长)，因此，中性粒细胞的表型和功能特点取决于宿主环境。CD45+细胞群的单细胞分析鉴于作者之前的结果表明，中性粒细胞促进肿瘤转移。作者比较了DOX+或DOX-诱导小鼠血液和肺中性粒细胞单细胞转录组特点。IL11和FIGF诱导上调了几个信号通路如：TGFβ和JAK-STAT信号通路，它们与中性粒细胞的免疫系统中肿瘤预生成和预转移有关，这些特征来自肺部，而不是来自血液。尽管中性粒细胞在肺部有变化，作者通过single-cell RNA-seq没有检测到IL11或GIGF受体的表达。然而，IL11RA的细胞转录本在单独的细胞组中明显存在，这些细胞不能归为中性粒细胞或其他白细胞亚群。这些IL11RA阳性细胞表达编码GP130和SATA3的IL6ST基因，GP130是IL11信号通路中所必需的共同受体。STAT3是LI11下游的作用因子。基于细胞群中基因表达情况，其中还包括细胞外基质和发育相关蛋白，作者将该群体标记为和IL11反应的间充质基质细胞 (MStrCs)。虽然这个群体没有表达典型的间充质干细胞 (MSC)标记物，但其表现了普遍存在于干细胞相关基因的显著特征，这表明它可能是一种未特征化的间充质干细胞前体。之前的研究已经描述过间充质干细胞与白细胞之间的相互作用由多种细胞因子和趋化因子调节的。在本文的研究中，作者着重于研究两个分泌因子，选择的基础是基于作者之前的数据，它是由较小的亚克隆表达的且协同作用促进转移。IL11属于IL6家族的细胞因子，并在多种癌症的耐药性进展中起着重要的作用，包括前列腺癌和结肠癌。在乳腺癌中，IL11被认为和治疗的耐药性和骨转移相关，以及作为不良预后的标志物。FIGF是VEGFR2和VEGFR3的配体，可以刺激血管生成和淋巴管生成。本文发现白细胞可能不是IL11直接作用的细胞靶点，但可通过间充质基质细胞分泌因子（MStrCs）间接影响IL11。有趣的是，这些基质细胞也表达PLXDC2和ANTXR1，这在肿瘤相关的内皮细胞中是高表达的。因此，这些IL11RA阳性的间充质基质细胞可能是产生多种细胞类型的祖细胞。对中性粒细胞亚型的进一步认识和开发导致肿瘤转移的中性粒细胞靶向工具结合抗肿瘤细胞靶点的药物，有可能被用于预防乳腺癌转移研究。PerkinElmer IVIS小动物活体成像系统在该研究中提供了支持，如需了解详情欢迎与我们的工程师取得联系。点击链接了解IVIS小动物活体成像系统：https://url.cn/5fSl2r4关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

人们应用合成生物学手段已开发出精密的细胞生物传感器，可用于检测人类疾病。然而，生物传感器尚未被设计用于检测特定的细胞游离DNA序列和突变。美国加州大学圣迭戈分校等机构合作开发一种工程化细菌，可检测活体中肿瘤DNA。该研究成果于近日发表在《Science》杂志上，题为：Engineered bacteria detect tumor DNA。　　研究人员改造了贝氏不动杆菌，以检测来自结直肠癌（CRC）细胞、器官组织和肿瘤的供体DNA。他们通过共培养试验在体外鉴定了细菌的生物传感器功能，而后通过将传感器细菌转入携带结直肠肿瘤的小鼠体内进行验证。改造后的不动杆菌能够识别原癌基因（KRAS基因）的突变，突变的KRAS基因将促进结直肠癌的发生。肿瘤DNA可激活细菌中的抗生素抗性基因，进而反馈检测的结果。在小鼠CRC模型中，研究人员观察到肿瘤细胞与细菌之间发生了水平基因转移。　　研究人员将这种利用CRISPR区分水平基因转移的细胞检测方法简称为“CATCH”。该方法能够对特定的细胞游离DNA进行生物检测，为无创诊断和疾病治疗提供了新的方法。

● 快讯近日，上海市第十人民医院精神心理科主任、同济大学医学院麻醉与脑功能研究所常务副所长申远教授与美国哈佛大学麻省总院老年麻醉实验室主任谢仲淙教授的合作团队，历经两年的探索研究，证实常用静脉麻醉药丙泊酚(propofol)或使肿瘤侵袭/转移增加。相关论文于2021年7月15日在《先进科学》（Advanced Science，IF：16.08）在线发表。麻醉药物广泛应用于外科手术或相关临床检查，然而长久以来，麻醉药物对患者脑功能和肿瘤复发转移的影响一直存在争议。 对此，上海市第十人民医院精神心理科主任、同济大学医学院麻醉与脑功能研究所常务副所长申远教授与美国哈佛大学麻省总院老年麻醉实验室主任谢仲淙教授的合作团队，通过一系列体内、体外实验，从分子、蛋白、组织等多层面证实，常用静脉麻醉药丙泊酚(propofol)或使肿瘤侵袭/转移增加。 研究人员以结肠癌细胞为主要研究对象，通过对小鼠尾静脉注射结肠癌细胞的同时注射丙泊酚进行建模，模拟临床围术期中丙泊酚与血管内循环肿瘤细胞接触的过程。小鼠实验结果说明，丙泊酚有可能增加结肠癌细胞的侵袭转移潜能，造成肺部远处转移（见图1）。图1｜标准剂量(standard-dose)丙泊酚促进结肠癌细胞在小鼠肺部的转移丙泊酚是一种γ-氨基丁酸 ( γ-Aminobutyricacid，GABA ) A受体（GABAaR）激动剂。那么，丙泊酚促进结直肠癌肺转移的作用是否是通过激动GABAaR实现的呢？ 研究团队紧接着使用另一种GABAaR特异性激动剂Muscimol体外预处理肿瘤细胞后再注射入体内，同样也在小鼠肺部也发现了肿瘤转移灶的增加，初步锁定了GABAaR在其中的作用。 接下来，研究人员采用同样的体外预处理方法观察了更多肿瘤细胞，包括肺癌、子宫内膜癌细胞等，发现相对于对照组，丙泊酚能使更多的肿瘤细胞黏附到血管内皮细胞，并伴随更大的伸展面积和更多的黏着斑形成。 研究人员据此进一步锁定了研发抗癌药物的重要靶标、同时也是介导细胞黏附的重要原癌基因——Src激酶。研究表明，丙泊酚通过激活肿瘤细胞中的 GABA 受体，减少TRIM21 ，从而增加细胞粘附相关的蛋白Src的表达，增强肿瘤细胞与血管内皮细胞的粘附和伸展，从而促进肿瘤在小鼠肺内转移。抑制 Src 则可以减弱丙泊酚促进肿瘤转移的作用。 综上所述，丙泊酚可能通过调节GABAaR/TRIM21/Src信号通路促进肿瘤细胞在肺部的转移（见图2）。图2｜丙泊酚可能通过调节GABAaR/TRIM21/Src信号通路促进肿瘤细胞在肺部的转移这一发现进一步证实了常用静脉麻醉药丙泊酚或致肿瘤侵袭/转移增加，对于麻醉学、肿瘤学和外科学等领域均具有非常重要的临床意义。文献链接：https://doi.org/10.1002/advs.202102079注博鹭腾助力科研实验本研究中活体成像结果由广州博鹭腾AniView100多模式动物活体成像系统拍摄

蛋白质精氨酸甲基化修饰是一类由精氨酸甲基转移酶（Arginine methyltransferases, PRMTs）介导的翻译后修饰作用。PRMTs不仅能够通过甲基化修饰组蛋白上特定位点的精氨酸来调控下游靶基因的转录活性，还参与修饰了多种非组蛋白类作用底物，以此来影响RNA剪接、蛋白质翻译、细胞周期等一系列细胞生物学行为。近年来，越来越多的证据表明蛋白质精氨酸甲基化水平的失调与恶性肿瘤的发生、发展密切相关。因此，PRMTs作为潜在的肿瘤治疗靶点，逐渐引起了全球科学家的关注。2021年11月19日，威斯康星大学麦迪逊分校医学院许伟教授团队在Nucleic Acid Research上发表题为BAF155 methylation drives metastasis by hijacking super-enhancers and subverting anti-tumor immunity的研究成果。该研究发现，精氨酸甲基化修饰的BAF155蛋白可以通过操纵增强子、破坏机体的抗肿瘤免疫能力，从而促进恶性肿瘤的转移 。BAF155是染色质重组复合物SWI/SNF的重要亚单位之一。2014年，许伟课题组在Cancer Cell发文，首次证实了PRMT4（又称CARM1）能够通过甲基化修饰BAF155蛋白第1064位精氨酸，起到促进三阴性乳腺癌转移的作用【1】。近日，该课题组以基因编辑的乳腺癌细胞系与小鼠模型为基础，结合多组学技术揭示了me-BAF155促进乳腺癌转移的内在分子机制。超级增强子（Super-enhancers, SEs）是基因组中大量增强子富集的转录调控区域。在转录过程中，通过富集多种转录因子和辅因子（BRD4等）来大幅度激活下游靶基因的转录活性。本研究中，作者采用ChIP-seq技术对me-BAF155的基因组结合位点进行全局定位分析，发现me-BAF155和BRD4在SEs处共定位，以此调节关键癌基因的表达水平。CARM1抑制剂（CARM1i）的处理，能够使得me-BAF155和BRD4从SE上解离，减少SE数量，激活干扰素α/γ通路，增强宿主免疫反应，起到抑制肿瘤生长和转移的治疗效果。最后，作者采用VERSA技术分离循环肿瘤细胞，证实me-BAF155在高转移特性的三阴性乳腺癌患者的循环肿瘤细胞中呈稳定、持续的强阳性表达（图1）。该研究首次揭示了me-BAF155在促进恶性肿瘤转移中具有双重作用：通过招募BRD4激活增强子依赖的癌基因转录活性；通过抑制干扰素α/γ通路以削弱宿主免疫反应。尽管CARM1抑制剂具有较低的细胞毒性，但是在体外依然能够显著抑制三阴性乳腺癌细胞的迁移，在体内显著抑制肿瘤生长和转移。因此，作者提出CARM1抑制剂有望被开发成为单独使用的抗癌药物，或与其他治疗药物（如免疫治疗）联合使用，用于治疗转移性恶性肿瘤。另外，相较于现有的CARM1抑制剂，开发me-BAF155（R1064）靶点特异性的小分子抑制剂，有望产生抑癌效果更好、副作用更少的新型抗肿瘤药物。

一、项目基本情况1.项目编号：0625-24215A45-2项目名称：中国科学院基础医学与肿瘤研究所（筹）拉曼共聚焦显微镜项目预算金额（元）：3000000最高限价（元）：/采购需求： 标项名称：拉曼共聚焦显微镜数量：1预算金额（元）：3000000简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：采用透射式共轴设计单级光谱仪。备注：允许进口合同履约期限：标项 1，交货期：接到用户交货通知后三个月内。本项目（是）接受联合体投标。2.项目编号：0625-24215A45-1项目名称：中国科学院基础医学与肿瘤研究所（筹）流式细胞仪等设备项目预算金额（元）：2300000最高限价（元）：/采购需求： 标项名称：流式细胞仪等设备数量：1预算金额（元）：2300000简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：仪器可以进行细胞周期检测，细胞凋亡检测，细胞因子检测，免疫分型，细胞绝对计数，纳米颗粒检测，囊泡外泌体检测，小鼠脾细胞表型分析，小鼠细胞因子分析，细胞增殖检测等。备注：允许进口合同履约期限：标项 1，交货期：接到用户交货通知后三个月内。本项目（是）接受联合体投标。3.项目编号：0625-24215A45-4项目名称：中国科学院基础医学与肿瘤研究所（筹）高通量自动化载体构建系统项目预算金额（元）：4150000最高限价（元）：/采购需求： 标项名称：高通量自动化载体构建系统数量：1预算金额（元）：4150000简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：高通量载体构建，高通量酶活筛选工作站，全自动完成涂板、菌落挑取、加试剂、振荡混匀、提取上清液、样品前处理、检测等过程，可以进行各种高通量反应体系配制、分装、混合等，进行各种复杂加样操作，如梯度稀释、系列稀释等操作。备注：允许进口合同履约期限：标项 1，交货期：接到用户交货通知后三个月内。本项目（是）接受联合体投标。4.项目编号：0625-24215A45-3项目名称：中国科学院基础医学与肿瘤研究所（筹）自动化高通量抗体富集与条件筛选系统项目预算金额（元）：3500000最高限价（元）：/采购需求： 标项名称：自动化高通量抗体富集与条件筛选系统数量：1预算金额（元）：3500000简要规格描述或项目基本概况介绍、用途：包含液体自动化系统、纯化条件筛选模块、正压模块、负压模块、振荡器等备注：允许进口合同履约期限：标项 1，交货期：接到用户交货通知后三个月内本项目（是）接受联合体投标。二、获取招标文件时间：/至2024年09月27日 ，每天上午00:00至12:00 ，下午12:00至23:59（北京时间，线上获取法定节假日均可，线下获取文件法定节假日除外）地点（网址）：https://www.zcygov.cn方式：（1）线上获取（登录政府采购云平台 → 项目采购 → 获取采购文件 → 申请，审核通过后可下载招标文件）。本次招标不提供纸质版招标文件。（2）供应商获取招标文件前应通过浙江政府采购网“浙江政府采购供应商信息登记管理系统”进行信息登记，获得线上政府采购活动操作权限。（3）招标公告所附招标文件仅供阅览使用，供应商只有在“政府采购云平台”完成获取招标文件申请并下载了招标文件后才被视为合法获取了招标文件，否则其投标将被拒绝。售价（元）：0三、对本次采购提出询问、质疑、投诉，请按以下方式联系1.采购人信息名 称：中国科学院基础医学与肿瘤研究所（筹）地 址：杭州市经济开发区福城路150号中国科学院杭州医学研究所传 真：项目联系人（询问）：刘先生项目联系方式（询问）：0571-88120136质疑联系人：郑老师质疑联系方式：0571-881239052.采购代理机构信息名 称：浙江省国际技术设备招标有限公司地 址：杭州市凤起路334号同方财富大厦14层传 真：E-Mail：xkfeifei@126.com项目联系人（询问）：汪飞君、马菊美、孙翔项目联系方式（询问）：0571-85860235质疑联系人：孙荣质疑联系方式：0571-858602703.同级政府采购监督管理部门 名 称：浙江省财政厅政府采购监管处、浙江省政府采购行政裁决服务中心（杭州） 地 址：杭州市上城区四季青街道新业路市民之家G03办公室（快递仅限ems或顺丰） 传 真： 联 系 人：朱女士、王女士 监督投诉电话：0571-85252453政策咨询：何一平、冯华，0571-87058424、87055741预算金额未达100万元的采购项目，由采购人处理采购争议。

肿瘤的发生是一个复杂的适应过程，涉及许多细胞功能的改变，包括细胞分化状态、端粒维持、细胞增殖控制、对营养状态改变的适应、血管生成能力的进化、细胞死亡的避免以及对蛋白质毒性和基因组胁迫的适应等等，这些改变被称为肿瘤的生长生存适应（Growth and survival adaptation，GSA）。在肿瘤发生过程中，肿瘤会通过破坏参与抗原处理和呈递的基因或上调抑制性免疫检查点基因来逃避免疫系统。目前已经通过多种方式鉴定发现了肿瘤中的驱动基因，但是这些肿瘤驱动基因是如何发挥作用的还不得而知。为了揭开这一问题的答案，美国霍华德休斯研究所Stephen J. Elledge研究组在Science发文，题为The adaptive immune system is a major driver of selection for tumor suppressor gene inactivation，揭开了肿瘤中肿瘤抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统这一机制。肿瘤驱动基因的鉴定主要包括两种方式，其一是通过遗传和生化的方式分析病毒致癌基因或由病毒插入激活的基因【1,2】，其二是通过鉴定家族性癌症综合征以及其他零星发生的癌症鉴定反复出现的突变【3,4】，更为现代的技术对这些基因的分析会通过转座子、RNA干扰、CRISPR基因编辑技术、cDNA过表达以及高通量测序等检定这些基因潜在的肿瘤发生驱动能力。一直以来，肿瘤的生长生存适应基因的系统功能分析一直是癌症研究的焦点，但是目前的一些遗传筛选主要是在体外培养系统之中，这些二维的体外培养系统能够揭示与肿瘤细胞增殖和生存相关的一些基因，但是对于更为复杂的肿瘤微环境中不同细胞类型以及它们之间的相互作用是无法进行揭示的。除了与肿瘤生长和适应相关的基因促使肿瘤的发生和发展之外，肿瘤燎原之火想要进攻机体还需要克服另外一个障碍那就是免疫系统。肿瘤会想办法逃过免疫系统的威胁，造成免疫监视的适应（Immune surveillance adaptation，ISA）。为了对免疫调控基因进行检测，作者们构建了一个CRISPR文库，可以靶向7500个已知或者潜在的药物靶点基因。首先，作者们使用小鼠乳腺肿瘤模型进行文库转染，在选择细胞群体倍增后或者是皮下肿瘤移植到野生型或者是严重联合免疫缺陷型小鼠之中（图1）。通过该筛选，作者们筛到了一些生长调节相关的基因比如Pten，同时也鉴定发现了一些与抗原呈递以及免疫信号通路相关的因子比如B2m、Jak1等。除此之外，作者们还发现了一些熟悉的肿瘤抑制因子在适应性免疫系统存在的情况下出现富集，这引起了作者们的研究兴趣。图1 筛选免疫调控因子的工作流程图为了排除细胞种类特异性的效应，作者们又用相似的方式对结肠肿瘤细胞中进行了鉴定，随后作者们将目标集中在Gna13、Cul3以及Hdac2这三个因子之上，因为在CT26和4T1筛选中这些基因在野生型小鼠中观察到更强的表型以及它们在调节肿瘤细胞对适应性免疫系统的应答中可能存在一些未知的作用。进一步的，为了验证这些基因的作用，作者们对这些基因进行了敲除，这些基因敲除后对于肿瘤的体外增殖生长能力没有显著的影响，但是会在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤的生长优势（图2），因此Gna13、Hdac2和Cul3会对适应性免疫系统存在的情况下特异性肿瘤抑制，该结果说明肿瘤细胞与免疫系统之间存在一定的相互作用。图2 Gna13基因敲除后只在适应性免疫系统存在的情况下出现肿瘤生长优势为了提高该结果对于药物靶点的指导性，作者们对一些人类肿瘤中已知突变的肿瘤抑制因子进行系统性CRISPR文库筛选。作者们对前500个预测的肿瘤抑制因子每个设计了10个sgRNAs，在三个不同的肿瘤细胞品系中进行转染，然后将肿瘤细胞移植到野生型或者适应免疫缺陷型小鼠中。当肿瘤长到目的大小时，作者们对其中的sgRNA丰度进行分析，筛选到的结果发现比如B2m或者Hdac2等肿瘤抑制因子会以一种适应性免疫系统特异性的方式促进肿瘤的生长。另外，作者们还鉴定发现了一个编码粘多糖降解相关的酶Gusb【5】，在转入Gusb的sgRNAs后只在野生型小鼠中出现阳性选择性生长，说明Gusb在调节肿瘤对适应性免疫系统中起着非常重要的作用。但是这肿瘤抑制因子是如何在适应性免疫系统特异性中的发挥作用的呢？GNA13的突变先前被报道发现发生在散发性癌症中，既可以作为癌基因又可以作为抑癌基因发挥功能，最常发生在淋巴瘤、子宫内膜肿瘤、膀胱肿瘤和肝癌中【6】。在适应性免疫系统存在的情况下，作者们发现GNA13可以作为肿瘤抑制因子发挥作用，但是具体的机制并不清楚。为此，作者们在结肠肿瘤细胞系中的构建了GNA13敲除品系，然后将这些细胞作为皮下肿瘤植入WT小鼠或在体外培养，并使用RNA-seq进行转录组分析。通过该分析，作者们发现GNA13的缺失会导致Ccl2表达的提高，进而导致CCL2分泌的增加。先前的研究表明CCL2是髓系细胞的招募因子。在敲低CCL2的情况下对肿瘤的生长并没有显著的影响，但是得在GNA13敲除的背景下敲低CCL2则会显著地削弱肿瘤的生长。另外，作者们发现过表达CCL2足以促进结肠癌肿瘤细胞的生长。因此，GNA13的肿瘤抑制功能是通过负调控CCL2的表达实现的。总的来说，该工作发现在肿瘤发生过程中，相对于严重联合免疫缺陷小鼠，适应性免疫系统中存在肿瘤抑制基因缺失的显著富集，并且这一机制是以癌症和组织特异性的方式实现的。该工作说明肿瘤中抑制因子的选择性失活所依赖的主要驱动因素是适应性免疫系统，为肿瘤的治疗以及肿瘤学的研究提供了新的见解。原文链接：https://science.org/doi/10.1126/science.abg5784

10月6日，中国科学院上海营养与健康研究所孙宇研究团队在Oncogene上，发表了题为Targeting epiregulin in the treatment-damaged tumor microenvironment restrains therapeutic resistance的研究论文。该研究发现了微环境中全新的衰老相关分泌因子在组织微环境中的产生基础以及其对肿瘤恶性进展的作用机制。细胞衰老是一种独特的细胞状态，具有多种明确且稳定的细胞特征。其中，衰老相关分泌表型（Senescence-associated secretory phenotype，SASP），使其在微环境中可对其他细胞发挥复杂的信号传递功能。老年人群中，包括慢性炎症形成过程以及肿瘤微环境的局部空间内，SASP这一分泌表型对多种疾病的进展均造成重要的病理作用。因而，探究SASP相关因子以及其在肿瘤等疾病的组织微环境中发挥功能的分子机制和干预途径，对老年疾病的临床治疗具有深远的指导意义。该研究通过对人类原代基质细胞进行基于结合当前临床化疗胁迫压力的体外药物模拟处理，确认了epiregulin（EREG）在DNA损伤类型的衰老诱导条件下显著表达上调，而尚未有报道该因子与微环境中衰老细胞之间存在关联。同时，研究对临床前列腺癌及乳腺癌患者化疗前后癌症样本的分析，发现EREG在衰老的癌旁基质细胞中显著上调表达。机制上，DNA损伤导致基质细胞中转录因子NF-κB等发生核转位并结合在EREG启动子区多个位点，进而促进EREG在细胞衰老后表达上调。研究人员注意到其他衰老相关因素（转录因子C/EBP激活，DNA空间开放度变化及表观遗传修饰改变）对EREG转录具有促进作用。 在肿瘤微环境中，衰老细胞释放的EREG通过与其附近的癌细胞表面EGFR受体结合激活包括MAPK、AKT/mTOR及JAK/STAT等多条下游信号通路，从而诱发癌细胞增殖、迁移、侵袭等恶性表型，并造成癌细胞显著的耐药能力。RNA-Seq分析发现，一种泛素连接酶MARCHF4在基质EREG激活的癌细胞中显著表达上调。MARCHF4可使癌细胞E-cadherin表达下调并抑制癌细胞凋亡，导致肿瘤耐药现象发生。小鼠模型中，EREG单克隆抗体及EGFR单克隆抗体的联用显著降低肿瘤体积，并显著延长了小鼠无病进展生存期。癌症患者体内微环境中EREG的表达水平与其临床治疗后阶段的长期生存之间存在显著的负相关，并可作为对患者（包括多种癌型）预后的新型的标记物。 该工作发现并阐释了微环境中的衰老相关分泌因子EREG在肿瘤微环境中的病理功能及调控机制，并揭示了其在将来转化医学和临床应用中的潜力和价值。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项和上海市科学技术委员会等的支持。复旦大学中山医院的科研人员参与研究。 论文链接 当代临床药物等治疗方式（尤其基因毒化疗）诱导损伤的肿瘤微环境中，基质细胞EREG表达上调并通过旁分泌方式激活附近癌细胞，促进其恶性表型并加速疾病进展；EREG将可作为患者疗后阶段的监测指标和临床抗癌治疗的新靶点。

p & nbsp & nbsp & nbsp 良医修良术!在人类与肿瘤“过招”的百年历史上，一代代医学专家拓荒前行，从外科手术到化疗、放疗、靶向治疗、免疫治疗...人类取得过很多彪炳战绩，但走进今天，谁也不敢说完全征服肿瘤。 /p p 　　当肿瘤逐渐成为一种蔓延全球的慢性病，今时今日，我们当如何看待肿瘤，如何面对肿瘤患者?　是应该相信依靠技术能消灭所有疾病乃至肿瘤，还是对生命保有敬畏之心?是信奉“技术至上”，还是承认医学技术的局限，以医学人文之光来拓展救治病人的边界?1964年，美国大学医学生在“希波克拉底誓言”中加入了这样一段话：“我要牢记，医学既是科学，又是艺术，温暖、同情和理解，可能比手术刀或药物更为有效。”可见，高尚的医德与对人性的关照是全球从医人共同的核心品德。 /p p strong & nbsp & nbsp & nbsp 显微镜下看肿瘤细胞，画风完全不同—— /strong /p center img style=" width: 450px height: 336px " title=" " alt=" 40301_p38_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/01085709p4o0.jpg" height=" 336" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p style=" text-align: center " 　　 strong 显微镜下的乳腺癌细胞 /strong /p center img style=" width: 450px height: 388px " title=" " alt=" 40301_p47_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/01085201fa2w.jpg" height=" 388" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p style=" text-align: center " 　 strong 　肺癌细胞 /strong /p center img style=" width: 450px height: 600px " title=" " alt=" 40301_p50_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/010852414iqq.jpg" height=" 600" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p style=" text-align: center " 　 strong 　卵巢癌细胞 /strong /p center img style=" width: 450px height: 474px " title=" " alt=" 40301_p53_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/01085330mdsq.jpg" height=" 474" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p style=" text-align: center " 　　 strong 肾癌细胞 /strong /p p 　　融医学之严谨，于治疗之匠心，3月3日，一场医学与艺术的大戏“CSCO一赛诺菲肿瘤治疗艺术高峰论坛”将在上海拉开帷幕。作为业内最高水准的肿瘤学术交流平台，名医大家将共聚浦江，畅谈中国的肿瘤学进展与热点，探讨肿瘤治疗的医术与艺术。 /p p 　 strong 　孙颖浩：仁心和创新是医者的永恒信念和追求 /strong /p center img style=" width: 450px height: 682px " title=" " alt=" 40301_p41_b.jpg" src=" http://whb.cn/u/cms/www/201803/01084523d2q3.jpg" height=" 682" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　孙颖浩，我国著名泌尿外科专家、中国工程院院士、亚洲泌尿外科学会前任主席、中华医学会泌尿外科分会主任委员、海军军医大学长海医院泌尿外科主任医师、教授 /p p 　　“求技、求艺、求道——这是医生的三重境界。”孙颖浩常常对刚工作的医生们说，“求技让你成为医生，求艺让你成为优秀的医生，而求道才能让你成为真正的临床科学家。” /p p 　　多年来奋战在前列腺癌疾病治疗第一线，孙颖浩看到当代医学界，往往太过于强调技术上的进步，却忽略了人文层面的关怀。“医生，始终是帮助人温暖人的职业。” 孙颖浩说：“有100个病人，99个都治好了，只有1个没治好，从这个病人的角度来看，就是100℅的不成功!”他如此形象地形容自己口中常常提到的“仁心”，告诫年轻医生要对每个病人都尽百分之百的努力。 /p p 　　唯有常怀仁心，方能施以医道。 /p p 　　古拉丁语中有句谚语，叫做“医学是最高贵的艺术”(Medicine is the noblest of all arts)。艺术需要原创，唯有原创的艺术品才具有不朽的生命力。孙颖浩认为，作为一名医生，不能在各种科学指标的量化考核面前迷失了自己，甚至丧失了医生应有的价值观，那样就变成了高级技工。现代医学的发展呼唤医生的“原创性”，要大胆地创新和突破，才能真正帮助到病人，才能切实促进本专业本学科的发展。 /p p 　　唯有不断创新，方能得以永恒。 /p p 　　目前，前列腺癌在我国以12.9%的增长速度逐年高发，日益成为泌尿男生殖肿瘤发病第一位的疾病，临床上大批患者以渴望的眼神看着医生，期盼着诊疗技术能够进步、进步、再进步一些。 /p p 　　“面对癌症，手术并不是唯一的方法!”尽管拿了多年的手术刀，如今，孙颖浩却有所选择地以物理能量治疗代替手术，“外科医生的伟大之处在于敢在上帝的艺术品上动刀子，这是因为我们有着对人体解剖的深刻了解，但是外科手术却又是通过破坏解剖结构来实现的。”孙颖浩认为，如何能够通过最小的创伤达到最优的治疗效果，应是当代肿瘤外科医生普遍深刻思考的问题。 /p p 　　物理能量治疗，就是通过电能、热能、激光等方式，针对肿瘤区域，精准进行靶向治疗，具有创伤小、副作用少、恢复快等优点———这也就是孙颖浩口中常讲的“无刀胜有刀!” /p p 　　从牵头构建前列腺癌多层次早期诊断体系、到创建开放和微创前列腺癌改良根治术，再到创立前列腺癌围手术期危险分层评估体系、前列腺癌物理能量治疗中心??一系列孙颖浩提出的专业术语背后，是他坚守在临床一线度过的20多载岁月，是他在全国60多所三甲医院已广泛铺开的关键诊疗技术，当然，还有2万余名已重获新生的患者。 /p p 　　医学有崖，大爱无疆，孙颖浩就是这样一点点拓展着医学的边界，改变着患者的命运。在小小的前列腺上，让肿瘤治疗绽放出最闪耀的光芒，成就了一个肿瘤医生的艺术! /p p 　　“胸怀天下，济苍生，安黎元”。作为一名军医，孙颖浩秉持着“达则兼济天下”的愿望，他反复自问：“我已经在专业上取得了成就，那么为国家、为推动整个泌尿外科学科的发展，我还能做什么呢?” /p p 　　在他的号召下，“扁鹊医师团”应运而生。自2016年起，孙颖浩带领医师团走进全国各地的基层医院开展义诊，积极帮助患者解决病痛。 /p p 　　授人以鱼不如授人以渔。早在2013年，孙颖浩就倡导并身体力行带领一线城市的中青年专家走进基层，将最先进的手术、治疗知识，方法与更多的泌尿外科同仁们交流。2017年，他推行的“研究型医生、研究型科室”医疗模式获得中国医院科技创新一等奖，多项人才国际交流计划启动，分享的果实沿着“一带一路”走了出去，更多的中国泌尿外科人被推到了世界舞台上。正如孙颖浩所说：“没有中国，世界泌尿外科不会奏响学术交流的交响乐。” /p p 　　在成长历程中，孙颖浩一直没能忘记，研究生导师马永江教授曾对他说过这样一段话：当你对待别人的时候，要学会雾里看花，看人家身上美好的地方 而当你面对工作、学习的时候，就要学会用放大镜、望远镜去看，看得越清楚、越深远越好。 /p p 　　医海泛舟数十载。多年来，孙颖浩正是一手举着“望远镜”，一手拿着“放大镜”，逢山开路，遇水架桥，在山重水复中打磨着自己的“仁心”和“创新”，演绎着一名人民军医的执着与追求。 /p p 　　 strong 于金明：一个医生的基本底色是善良 /strong /p center img style=" width: 450px height: 324px " title=" " alt=" 40301_p44_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/010847229nkd.jpg" height=" 324" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　于金明，我国著名肿瘤放疗领域专家、中国工程院院士、山东省医学科学院名誉院长、山东省肿瘤医院院长、中华医学会放射肿瘤学专业委员会名誉主任委员 /p p 　　山东省肿瘤医院，闻名遐迩。一个医生曾这样说，“过去中国最好的放疗专家、最好的放疗中心是在北京和上海，现在是在山东，在济南，在于金明院长的山东省肿瘤医院。” /p p 　　于金明有很多身份：科学家、院长、院士、教授??这一切，绕不开他作为一个医生的底色。从1983年大学毕业后分配到山东省肿瘤医院算起，于金明从医已35年。 /p p 　　曾有记者问于金明：在你眼里，一名肿瘤患者和一个普通患者有什么不同?　他说，肿瘤患者只有一次治疗机会，如果首次治疗是规范正确的，很可能这个病人就能治好 如果是不规范甚至是错误的，一旦肿瘤复发或转移了，再行补救治疗，那治疗成功的希望会变得非常渺茫。所以，肿瘤医生要对自己有更高的要求。 /p p 　　这是一个肿瘤医生对自己的定位。1983年毕业后，分配到山东省肿瘤防治研究院从事肿瘤放射治疗工作 1988年赴美国弗吉尼亚大学医学院放射肿瘤中心学习，1990年5月被该中心聘为副教授 1993年听从祖国召唤，放弃了在美国优厚的待遇和工作生活条件，回到山东省肿瘤医院任放疗科主任??从于金明的履历看，他接受过中国、美国的医学培训。 /p p 　　也就在他留美归来的第二年，1994年起，于金明在医院放疗科开始用英语查房。这样做是为了与国际接轨，提高科室成员的英语水平?　这只说对了一半。于金明的这个倡议还包裹着一个柔软的想法：避免对肿瘤患者造成恶性刺激。 /p p 　　这是一个富有爱心的医生，也是一个肿瘤医生的治疗艺术。 /p p 　　“大多数肿瘤患者内心其实是很恐惧的，我们需要比较艺术地规避一些刺激。”在他看来，对很多肿瘤患者隐瞒病情，也许是一个肿瘤医生不得不面对的事实。面对一个也许根本治不好的患者，医生仍然要鼓励患者，要用一颗爱心、一个微笑，把希望与信任传递过去。 /p p 　　美国此前有研究统计显示，肺癌病人的治疗效价比是最低的，一年花费几十万甚至百万，换来的是多活两个月。这真的有意义吗? /p p 　　临床上，于金明也见过很多患者，为了看病，把果园卖了、房子卖了，倾家荡产，最终连一片可以遮风挡雨的屋顶都没了，而治疗的结局却摆在那里———并不乐观。为此，医生应该扮演什么角色?　仅仅谈科学、谈技术，只追求多活两个月吗? /p p 　　多年的临床感悟让于金明把治疗肿瘤分成三个层次：第一是病，这好比种子 第二是病人所处的经济社会与家庭环境，这好比土壤 第三是个体，就是患者本身。他总是不忘提醒自己和学生，永远不要忘记肿瘤是长在人身上的，这三个层次不可分离着看，医学本质是治人，是治疗生病的人，而不是那个病，在下每个诊断、制定每次诊疗方案时，扪心自问，这真是对这个患者最合适的方案吗? /p p 　　于金明说，如果与肿瘤的相逢是一场战役，它不管你是医学博士还是硕士，会还以“相对应的颜色”，医学是根本无法量化的，它是自然科学与社会科学的结合。也或者说，医学是一门艺术，医生是一个艺术家，而这份对医学艺术的感悟，需要多年的累积与感悟。 /p p 　　过去半个世纪，医学界对肿瘤治疗的理解有飞跃发展，期间有过停滞，有过瓶颈，但总的趋势是向前的，肿瘤治疗经历了经验医学、循证医学，到如今的个体化医学、精准医学时代。 /p p 　　于金明以前喜欢打乒乓，他着迷于打乒乓这项运动对精准的把握。他说，医学治疗何尝不需要这样的精准性。于金明看准了精准医学这个方向，他是我国现阶段开展肿瘤精确放疗新技术、新方法的开拓者之一。 /p p 　　回顾自己的从医经历，于金明感觉到，要当一个好医生，首先愿景与目标要高，如果定在60分，努力努力再努力，也只有60分，满足了 而如果目标是100分，可能经历千辛万苦，能拿到80分乃至90分。其次，医者要脚踏实地去推进自己的想法。第三，要有毅力与情怀，因为开拓的道路永远不是一帆风顺的。 /p p 　　于金明很喜欢美国梅奥诊所的一个院徽，这是一个一体两翼的结构，两个翅膀分别代表科研与教学，而临床就是体，就是医学之本。 /p p 　　“一切医学的探索与进步都是围绕着临床，围绕着患者的获益与幸福。每个生命都是不可再生的，都只有一次，弥足珍贵。”于金明说。 /p p 　　 strong 秦叔逵：医学是科学与人性之光的结合 /strong /p center img style=" width: 450px height: 300px " title=" " alt=" 40301_p55_b.jpg" src=" http://whb.news365.com.cn/u/cms/www/201803/01084923mqx1.jpg" height=" 300" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　秦叔逵，我国著名消化系统肿瘤诊治专家、中国人民解放军第八一医院副院长、全军肿瘤中心主任、国家药物临床试验机构主任、中国临床肿瘤协会副理事长 /p p 　　同是肿瘤医生，秦叔逵说起中美医生的差异：中国医生往往“含蓄”告知病情，为的是要给病人生的希望。美国医生比较直接，通常会告诉病人“中位生存期”。 /p p 　　“这样做的好处在于，病人可以更主动地安排接下来的生活，坏处是，可能就此击垮病人，说不定由此缩短了生存期??这是两难。”几乎半生与肿瘤过招，秦叔逵有一个越来越强烈的感受：对待肿瘤患者，人文关怀、树立信心也很重要。 /p p 　　“医学包括着艺术的成分，这不是文人雅士的清淡，而恰恰是对人性的尊重。我们看病是在看人，不仅要把病看好，更要关怀心灵。内科医生常说，三分靠药，七分靠精神。大多数人谈癌色变，对治疗充满恐惧，我们必须在治疗同时辅以情绪开导、科学宣教。”他说，肿瘤的生存期跟肿瘤的种类特性、患者个体的意念与心态、经济条件等综合因素相关，医生不是生命判官，生存期也着实难说。 /p p 　　出身医学世家，秦叔逵从小立志学医。选择肿瘤方向，是因为他认为这个领域有太多挑战、难题需要去攻克，这深深吸引着他。 /p p 　　“上世纪80年代，我们手上的肿瘤化疗药物不超过10种，而且药物低效、高毒，病人副反应很大，以至于在病房里听到化疗药物的输液车推来了，病人就先开始吐了，心理阴影巨大。而今，新药层出不穷，并且高效、低毒，一大批患者受益。”过去20多年，秦叔逵见证着中国乃至世界肿瘤医学界翻天覆地的变化：治疗手段越来越先进，靶向治疗、免疫治疗等肿瘤治疗新技术获得突破性进展，患者生存期延长了，生存质量越来越好。由于带瘤生存成为可能，世界卫生组织还把肿瘤与心血管疾病、糖尿病并称为三大慢性病。 /p p 　　不过，秦叔逵也很清楚，对有些肿瘤患者，比如晚期肿瘤患者，是治不好的。但医生、医学，什么都做不了了吗?并不是。人文关怀、心理抚慰有可能改善治疗结局，这包括延长生存期、提高生活质量。 /p p 　　从医45年，秦叔逵看过不计其数的病人，最难忘的是老师马永泉教授。他是我国近代内科学创始人之一，老湘雅毕业，肿瘤专家，自己也是一个肿瘤患者。 /p p 　　上世纪80年代，老先生被查出结直肠癌，属较晚期，做了手术。那个年代，药物很有限，他在治疗后反应很大，硬是挺了过来。到90年代后期，老先生80多岁，又被查出肾癌。这次手术没法做到根治，当时也没靶向治疗、免疫治疗，手术后靠化疗和中药联合治疗。老先生一直活到95岁，三年前去世。 /p p 　　“老先生有很好的科学素养。比如，他学过中医，也喜欢中医，但中医讲忌口，他并不唯信。他认为只有相对忌口，比如拉肚子时要少吃荤腥，并没有绝对忌口，为此，他还专吃鸡肉，他说，如果不加强营养，化疗怎么扛得住。另外，他很风趣，崇尚运动，平衡饮食，还把乐观的心态传递给病友。”在秦叔逵看来，面对肿瘤，老先生是科学与人文结合的典型，他以自己的亲身示范告诉患者，也提示着医生，在关注肿瘤医学进展的同时，也要不忘关怀患者的心灵，这可能是给绝望患者的另一颗救命良药。 /p

癌症仍然是威胁人类健康最大的敌人之一，虽然目前针对癌症的治疗方案有了很大的发展，但是癌症治愈难并且治疗费用高的现状仍然不会在短时间内得到改善。因此，除了在治疗阶段应对癌症外，早期的诊断检出仍然是降低肿瘤死亡率的重要手段。除常规筛查外，内源性肿瘤标志物的检测成为当前发展的新兴技术，其中包括CTC，ctDNA以及肿瘤外泌体等的检测。内源性标志物检测的难点在于体内标志物会快速清除且检测背景高以及体内无法富集都是导致它们应用难以推广的重要原因。为解决这个难题，美国斯坦福大学医学院的Sanjiv Gambhir博士团队对免疫细胞中的巨噬细胞进行改造，成功在小鼠肿瘤模型中实现肿瘤细胞的早期检测和跟踪标记。其主要策略是：通过对巨噬细胞进行改造，在肿瘤诱导产生的M2型巨噬细胞的启动子后面标记上生物发光的标记。当在肿瘤环境中，可以更加诱导巨噬细胞向M2型分化，并启动荧光素酶基因的表达。利用该策略可以检测出转移瘤以及皮下瘤的发生。目前，这项技术可用于检测直径小至4毫米大小的肿瘤，不仅更加优于常规肿瘤体积检测，而且与常见生物标志物检测相比，如体外RLU方案，CEA指标检测方案 ，ctDNA，qtPCR方案等检测，表现出更高的灵敏度。参考文献Sanjiv S. Gambhir et al. Engineered immune cells as highly sensitive cancer diagnostics. Nature Biotechnology (2019).

p 　　据英国剑桥大学官网16日消息，该校首次在实验室制造出了人类原发性肝癌的“迷你”生物学模型。研究人员表示，这个微型肿瘤模型可用来筛查肝癌新药、减少实验用动物的数量，甚至在未来用于为肝癌病患制定个性化疗法。研究发表于最新一期《自然· 医学》杂志。 /p p 　　原发性肝癌是全球第二致命的癌症。为了更好地理解其发病原理并制定疗法，需要在实验室培育病理模型，以精确模拟肿瘤在病人身上的表现。以前，科学家使用细胞培养物，但它们很难维持，也无法重现人类肿瘤的3D结构和组织架构。 /p p 　　在最新研究中，科学家从8名病人身上获得肿瘤细胞，将其放在特殊营养液中培养，得到了直径为0.5毫米的“肿瘤类器官”，能模拟最常见的三种原发性肝癌。 /p p 　　随后，他们使用这种肿瘤类器官测试了29种药物的药效，发现一种蛋白质抑制剂可抑制ERK蛋白(它出现于两种“肿瘤类器官”上)的活性，表明这种药物可能是肝癌化疗的优选药物之一。他们还将这两种肿瘤类器官植入老鼠体内，并用该药物进行治疗，结果发现，服药老鼠体内的肿瘤发育显著下降，表明这种蛋白酶抑制剂能明显抑制小鼠肿瘤生长。 /p p 　　此外，该肿瘤类器官能保留原初人类肿瘤的基因表达模式和组织结构，且三种来自不同肿瘤组织的不同类型肿瘤类器官，即便长时间在一个培养皿中培养，也能加以区分，因此，该研究有望在为病人研发个性化疗法方面发挥重要作用。 /p p 　　研究负责人梅里特克塞尔· 胡赫说：“我们以前曾利用健康的肝脏器官制造类器官，但制造出肝脏肿瘤类器官是癌症研究领域的关键一步。这将让我们更好地理解肝癌的生物学特性，并最终为病人研制出个性化疗法，也能减少对实验动物的需求。尽管许多研究仍需动物实验验证，但新模型使癌症生物学家有了更多选择。” /p

自然杀伤细胞（Natural killer cells，NK细胞）是一种固有免疫细胞，通过杀伤靶细胞、诱导靶细胞凋亡或分泌细胞因子来发挥对肿瘤的免疫监视功能。NK细胞不仅在控制血液系统肿瘤及肿瘤转移中发挥关键作用，而且其在实体肿瘤中的浸润水平与患者的预后密切相关。免疫检查点分子（Immune checkpoints）是随着对肿瘤微环境和肿瘤免疫逃逸机制的深入研究，近年发现的一组介导免疫调节的重要分子，对免疫应答的适时中止发挥着重要的作用。　　近日，中国科学院深圳先进技术研究院的研究团队在《Science Advances》杂志发表了题为“TIPE2 is a checkpoint of natural killer cell maturation and antitumor immunity”的论文。研究人员对正常状态下的人和小鼠外周NK细胞进行了单细胞转录组分析，发现NK细胞在功能成熟过程中存在着对应NK细胞从“不成熟”到“成熟”分化过程的几个亚群，并且早前被报道具有介导免疫耐受功能的肿瘤坏死因子α诱导蛋白8-2（tumor necrosis factor-α-induced protein-8-like2，TIPE2）分子伴随着NK细胞的成熟而表达逐渐升高，呈现出与NK细胞成熟相关的表达特征。通过建立NK细胞特异性缺失TIPE2的小鼠模型发现，缺失TIPE2后，NK细胞成熟亚群的水平有提升，且NK细胞在群体水平和单细胞水平均具有更强的效应功能。通过建立小鼠肿瘤模型，进一步发现NK细胞缺失TIPE2之后显著抑制了肿瘤细胞在体内的生长，并伴随着肿瘤浸润NK细胞水平的增加与功能分子表达水平的提高。　　研究表明，TIPE2是负调控NK细胞功能成熟与抗肿瘤免疫应答的检查点分子，靶向TIPE2可能促进基于NK细胞的抗肿瘤免疫治疗策略。　　论文链接：https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8443187/pdf/sciadv.abi6515.pdf　　注：此研究成果摘自《Science Advances》杂志，文章内容不代表本网站观点和立场，仅供参考。

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 8月10日23点， i Nature Biotechnology /i 在线发表了由中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心（神经科学研究所）、上海脑科学与类脑研究中心、神经科学国家重点实验室研究员王凯研究组完成的题为《共聚焦光场显微镜对小鼠和斑马鱼大脑快速体成像》的研究论文。该研究发展了一种新型体成像技术：共聚焦光场显微镜(Confocal light field microscopy)，可以对活体动物深部脑组织中神经和血管网络进行快速大范围体成像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 跨脑区大规模的神经元如何整合信息并影响行为是神经科学中的核心问题，解答这一问题需要在更高时空分辨率上捕捉大量神经元活动动态变化的工具。共聚焦显微镜和双光子显微镜等运用于活体脑成像的传统工具基于点扫描，时间分辨率较低，难以研究大范围脑区中神经元的快速变化。因此，近年来科研人员一直致力于开发更快的成像方法。在多种新技术中，光场显微镜具有潜力，得到广泛关注，其特点在于可以在相机的单次曝光瞬间，记录来自物体不同深度的信号，通过反卷积算法重构出整个三维体，实现快速体成像，在线虫、斑马鱼幼鱼等小型模式动物上已获得初步应用。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 传统光场显微镜存在两个难以解决的问题，限制了其在生物成像上的应用。首先，重构的结果会出现失真。2017年，王凯研究组研发的新型扩增视场光场显微镜（eXtended field-of-view Light Field Microscopy, XLFM）解决了这一问题，并应用于自由行为斑马鱼幼鱼的全脑神经元功能成像上，首次三维记录了斑马鱼幼鱼在完整捕食行为中的全脑神经元活动的变化。其次，现有光场显微成像技术缺乏光学切片能力，无法对较厚组织，如小鼠的大脑进行成像。让光场显微镜具有共聚焦显微镜一样的光学切片能力，滤除大样品中焦层之外的背景信号来提高信噪比，是提高成像质量、可广泛应用的关键所在。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 然而，传统共聚焦显微镜采用激光逐点扫描和共轭点针孔检测来降低焦面外噪声的策略不适用于三维光场显微镜。面对这一挑战，研究团队创新提出广义共聚焦检测的概念，使其可以与光场显微镜的三维成像策略结合，在不牺牲体成像速度的前提下有效滤除背景噪声，提高了灵敏度和分辨率。这种新型的光场显微成像技术称为共聚焦光场显微镜。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 研究团队在不同动物样品上测试了共聚焦光场显微镜的成像能力。团队成员对包埋的活体斑马鱼幼鱼进行全脑钙成像，对比共聚焦和传统光场显微镜的成像结果，发现加入光学切片能力后，图像分辨率和信号噪声比提高，可以检测到更多较弱的钙活动。进一步的，将共聚焦光场显微镜和高速三维追踪系统结合，对自由行为的斑马鱼幼鱼进行全脑钙成像，在ø 800 μm x 200 μm的体积内达到2 x 2 x 2.5 μm sup 3 /sup 的空间分辨率和6Hz的时间分辨率。受益于更高的分辨率和灵敏度，可以识别出斑马鱼幼鱼在捕食草履虫过程中单个神经元的钙离子活动的变化。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 团队成员验证了共聚焦光场显微镜对小鼠大脑的成像效果，对清醒小鼠的视皮层进行钙成像，可以同时记录ø 800 μm x 150 μm的体积内近千个神经元的活动，最深可达约400 μm，且连续5小时以上稳定记录超过10万帧，没有明显的光漂白。团队成员进一步尝试使用共聚焦光场显微镜对鼠脑中的血细胞进行成像，深度可达600 μm，拍摄速度70 Hz，同时记录上千根血管分支中群体血细胞的流动情况并计算血细胞的速度，相比之前的传统成像方法通量提高了百余倍。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 研究团队在自由行为的斑马鱼幼鱼和小鼠大脑上证明了共聚焦光场显微镜有更高的分辨率和灵敏度，为研究大范围神经网络和血管网络的功能提供了新的工具。同时，该技术不仅适用脑组织的成像，还可以根据所需成像的样品种类灵活调整分辨率、成像范围和速度，应用在其他厚组织的快速动态成像中。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 研究在王凯的指导下，主要由博士研究生张朕坤、白璐，以及助理研究员丛林共同完成。王凯研究组余鹏、张田蕾，中国科学技术大学本科生石万卓，杜久林研究组李福宁做出贡献，研究员杜久林参与合作并给予指导意见。研究得到中科院脑智卓越中心实验动物平台的支持。研究工作受到科技部、中科院、国家自然科学基金委员会和上海市的资助。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/9bfa0661-24ad-4d0d-9ccd-10db465617c7.jpg" title=" 图1.jpg" alt=" 图1.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图1.（上）共聚焦光场显微镜原理示意图。（下）不同于传统光场显微镜，共聚焦光场显微镜采用片状照明，选择性激发样本的一部分，在垂直照明的方向上扫描，采集到的信号被遮挡板过滤掉焦层范围之外的部分。对采集到的图像进行重构可以得到焦层内的三维信息。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/28e2bd6d-59f5-4ff1-8085-355f6d295cbf.jpg" title=" 图2.jpg" alt=" 图2.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 图2.（左）斑马鱼幼鱼捕食行为的一个例子。0s 为斑马鱼吞食草履虫的时刻。（右）左图斑马鱼捕食行为中，共聚焦光场显微镜记录到的两个不同脑区的神经元活动。箭头所指为过程中激活的单个神经元。 /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202008/uepic/c26412e7-a408-4c67-8533-1c5a118fdb4b.jpg" title=" 图3.jpg" alt=" 图3.jpg" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(68, 68, 68) font-family: 微软雅黑 background-color: rgb(255, 255, 255) " 　 /span 图3.（左）共聚焦光场显微镜拍摄得到的小鼠视皮层中的复杂血管网络。6个在不同深度拍摄的体积连接为一个深度达600 μm的三维结构。（中）100 μm到250 μm深度血管网络的平面投影，颜色代表不同血管分支中血细胞的平均流速。（右）图中箭头所指的区域中五个血管分支在一段时间内流过血细胞数量的计数。 /p