高分辨率口腔共聚焦激光显微内镜技术在小鼠模型中的建立及其在口腔鳞癌早期诊断中的应用研究

【字体: 时间:2025年06月13日 来源:Methods 4.2

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  本研究针对口腔鳞状细胞癌(OSCC)早期诊断的临床难题,开发了基于ViewnVivo?共聚焦激光显微内镜(CLE)的非侵入性诊断方法。研究人员通过建立4-NQO诱导的小鼠OSCC模型,结合PARPi-FL和acriflavine双荧光标记策略,实现了从微观病变到癌变的全程可视化监测。该技术可识别肉眼不可见的异常病变,其诊断结果与传统病理学高度一致,为OSCC的早期干预提供了新型无创检测工具,显著降低了实验动物的牺牲需求,具有重要转化医学价值。

  

口腔鳞状细胞癌(OSCC)作为头颈部最常见的恶性肿瘤之一,其五年生存率在晚期患者中仅为40%左右。尽管口腔可直接观察,但临床上面临着两大困境:一是无法通过肉眼区分潜在恶性病变(OPMD)与早期癌症;二是依赖有创的组织活检,既给患者带来痛苦,又难以实现病变的连续监测。更棘手的是,现有荧光成像技术要么分辨率不足,要么仅限于特定部位检测。这些瓶颈严重制约了OSCC的早期诊断和疗效评估,亟需开发新型无创、高分辨的实时成像技术。

针对这些挑战,来自澳大利亚沃尔特与伊丽莎霍尔医学研究所的研究团队在《Methods》发表了一项突破性研究。他们创新性地将高分辨率扫描光纤共聚焦激光显微内镜(ViewnVivo? FIVE2)与两种荧光探针(PARPi-FL和acriflavine)相结合,建立了小鼠口腔的活体显微成像体系。这项技术不仅实现了细胞级分辨率的无创检测,更重要的是能捕捉到传统方法难以发现的微观异常,为OSCC的早期诊断和疗效监测提供了革命性工具。

研究采用三项核心技术:首先建立了标准化的4-NQO诱导小鼠OSCC模型,模拟人类病变进展过程;其次优化了MMF/NFA麻醉方案,将有效成像时间延长至60分钟;最关键的是开发了双荧光标记策略——PARPi-FL靶向肿瘤高表达的PARP1蛋白,而acriflavine则全景显示细胞核结构。通过这种多维度成像方法,研究人员实现了从上皮增生到浸润癌的全过程监测。

研究结果部分呈现了系统的发现:

"Live CLE with imaging agents in the normal murine oral mucosa"部分显示,正常口腔黏膜中PARPi-FL呈阴性,而acriflavine呈现规则排列的卵圆形核染色,这为异常病变识别建立了基准参照。

"Live CLE with imaging agents in 4-NQO-treated mice detects oral abnormalities"部分揭示,在看似正常的4-NQO处理组小鼠中,CLE能检测到微小的acriflavine阳性核簇,这些区域在后期病理检查中证实存在异常。特别值得注意的是,在Mlkl-/-
基因缺陷小鼠模型中,该技术可早于临床表现发现病变迹象。

"Correlative accuracy of imaging clinically defined oral lesions"部分系统验证了不同阶段病变的成像特征:角化病变主要表现为acriflavine阳性核聚集;而进展期病变(如乳头状瘤和菜花样病变)则同时呈现PARPi-FL强阳性。这些成像特征与病理分级高度吻合,证实了该技术的诊断可靠性。

"Longitudinal sequential imaging"部分通过追踪同一病变的演变过程,展示了该技术在动态监测中的独特优势。一个典型案例显示,从第17周到25周,随着病变从角化发展为乳头状瘤,acriflavine阳性核逐渐增多,并伴随PARPi-FL信号的出现,直观呈现了恶性转化过程。

在讨论部分,作者强调了该研究的双重意义:在基础研究层面,这种非侵入性方法允许对同一动物进行长期观察,大幅减少实验动物用量;在临床转化方面,采用与人类研究相同的设备和技术路线(PARPi-FL和acriflavine已用于人体试验),为OSCC早期诊断提供了可直接过渡到临床的新型解决方案。尽管存在对高度角化病变成像效果欠佳的局限,但这类病变本身在临床上就具有明确的手术指征。

这项研究首次实现了小鼠口腔的活体CLE成像,建立了微观病变的标准化识别体系。其创新性体现在三个方面:一是开发了适用于小动物口腔的特殊工具(如Celentano鼠用开口器);二是创建了与病理改变对应的成像特征库;最重要的是证明了该技术能发现传统检查难以察觉的早期异常。这些突破为OSCC的早期干预开辟了新途径,也为其他黏膜肿瘤的无创诊断提供了技术范式。随着人工智能图像分析技术的发展,这种"数字活检"技术有望成为未来肿瘤筛查的常规手段。

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