综述:显微解剖技术:精准医学时代的见解与进展

《Pathology - Research and Practice》:Microdissection: insights and progress in the era of precision medicine

【字体: 时间:2025年12月11日 来源:Pathology - Research and Practice 2.9

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  显微切割技术综述:从手动到激光技术解析肿瘤异质性研究中的微样本处理方法及其分子适应策略,重点探讨FFPE组织在癌症机制和诊断中的应用挑战与解决方案。

  
马克西姆·戈利亚斯(Maxime Golias)| 苏扎娜·克鲁波娃(Zuzana Krupova)| 皮埃尔·德弗雷纳(Pierre Defrenaix)| 玛丽-弗朗索瓦丝·海曼(Marie-Fran?oise Heymann)| 多米尼克·海曼(Dominique Heymann)
Excilone公司,法国埃尔朗库尔(Elancourt),邮编F-78990

摘要

肿瘤内的异质性是理解癌症进展关键机制的真正挑战,也对病理学家进行可靠诊断构成了困难。肿瘤学领域精准医学的发展使得每种治疗方法都能根据肿瘤的具体特征进行个性化调整。然而,分离纯细胞群是一项非常困难的任务,这阻碍了精确分析的实现。自20世纪90年代以来,随着微解剖(microdissection)技术的开发,这一问题得到了缓解。这些技术能够实现亚细胞水平的精确分离。虽然这些技术有助于基础研究中的关键原理阐释,但其操作难度限制了它们在病理实验室中的应用。处理微量样本同样具有挑战性,需要多种技术调整。本文综述了目前可用的所有微解剖技术,并通过分子生物学技术在微量样本中的应用实例,展示了这些技术在基础研究和临床应用中的价值。

引言

对病理学家而言,做出准确可靠的诊断是一项日常挑战。最初,诊断主要依赖于对肿瘤的宏观和组织学分析;过去十年中,分子分析逐渐被引入[1]、[2]。肿瘤内细胞的高度多样性意味着存在多样的遗传、转录组和蛋白质组特征[3]、[4]。因此,分离并分析肿瘤内的特定亚群不仅有助于改善患者治疗[5]、[6],也有助于更深入地理解驱动肿瘤演变的机制。为应对组织异质性带来的挑战,人们开发了各种微解剖技术(即使用显微镜进行的分离方法)。最初这些技术是手动操作的,但在20世纪末随着埃默特·巴克(Emmett Buck)等人开发的激光微解剖技术的出现,其应用越来越广泛[7]。激光微解剖技术通过将组织分离精度提升到亚细胞水平,极大地促进了癌症[8]、[9]等病理机制的研究。然而,高昂的成本和复杂的操作流程限制了其在日常诊断中的普及。随着对精准诊断需求的增加,新一代创新微解剖系统应运而生,逐步实现了这些技术在病理实验室中的广泛应用。微解剖既可应用于新鲜冷冻(FF)组织,也可应用于福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织。其中,FFPE组织因存储成本低且长期保存效果好而更受青睐[13]。全球范围内大量储存的FFPE样本为研究疾病进展的分子机制提供了宝贵资源[14]。
本文综述了所有被归类为微解剖的技术及其在FFPE组织研究中的应用。特别强调了微解剖技术在癌症研究领域的进展,展示了这些技术在基础研究和临床诊断中的优势,并讨论了在处理微量FFPE样本时对组学技术所需的调整。

手动微解剖

手动微解剖是最早也是长期唯一用于研究的微解剖技术,尽管缺乏相关文献记载。实际上,直到20世纪初,还没有真正有效的微解剖技术。在这种情况下,所有希望分离目标区域的研究和诊断实验室都必须手动完成这项工作,或使用文献中未记载的自制技术。

使用FFPE样本的挑战

FFPE技术的应用可以追溯到20世纪初,当时人们刚刚发现甲醛可作为组织固定剂[48]。该技术能够在室温下保存生物样本,且多年后仍可进行分析。
福尔马林固定是关键步骤,因为它会显著影响后续分析结果,导致蛋白质间及蛋白质与DNA之间的交联[49]、[50]、[51]。

表观遗传学分析

表观遗传调控系统对环境信号极为敏感。肿瘤内这些信号的失调常见,可能导致参与癌症早期发生的基因异常表达[62]、[63]。结合亚硫酸盐转化技术和微解剖技术分析DNA甲基化状态,可以证明逆转录转座子Line-1在结直肠癌早期发病机制中的作用。

讨论

癌症的发展机制多种多样,需要识别这些机制以制定有效的治疗方案。由于肿瘤内细胞和信号的高度异质性,这一任务颇具挑战性[3]、[126]。分离特定区域或亚群的技术为此提供了部分解决方案,因此开发了多种微解剖技术来满足这一需求。
FFPE样本的应用领域包括……(原文此处内容缺失)

未引用参考文献

[33]、[77]、[135]、[136]

作者贡献声明

苏扎娜·克鲁波娃(Zuzana Krupova):撰写与编辑。马克西姆·戈利亚斯(Maxime Golias):撰写与编辑、初稿撰写。玛丽-弗朗索瓦丝·海曼(Marie-Fran?oise Heymann):撰写与编辑、初稿撰写、资料整理。皮埃尔·德弗雷纳(Pierre Defrenaix):撰写与编辑、资料整理。多米尼克·海曼(Dominique Heymann):撰写与编辑、初稿撰写、监督工作、资料整理、方法学设计。

利益冲突声明

本项目由法国国家研究和技术局(ANRT)通过工业培训研究协议(CIFRE n°2022/1307)资助。M.G和Z.K是Excilone公司的员工,P.D为公司首席执行官兼创始人。其他作者均未声明利益冲突。

致谢

本研究由法国国家研究和技术局(ANRT)通过工业培训研究协议(CIFRE n°2022/1307)资助。
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