光片显微技术揭示结直肠癌与肺癌球体模型中细胞骨架动态分布及其与坏死核心的相关性研究

本研究通过创新性地结合光片荧光显微镜(LSFM)与三维肿瘤球体模型，首次实现了对结直肠癌(CRC)和非小细胞肺癌(NSCLC)球体中F-肌动蛋白(F-actin)空间分布的高分辨率成像。团队利用自主设计的meso-aspheric光学系统，克服传统LSFM光片均匀性差的技术瓶颈，成功识别出6个与增殖区、衰老区和坏死区对应的F-actin信号强度区域，为研究肿瘤转移机制和评估患者预后提供了新方法。相关成果发表于《BJC Reports》，为开发抗转移治疗方案开辟了新路径。

　　

在癌症研究中，三维肿瘤模型因其能更好模拟体内肿瘤复杂性而备受关注，但传统技术难以解析其内部动态。尤其当涉及细胞骨架——这个驱动肿瘤转移的关键角色时，二维模型的局限性更为突出。F-actin作为细胞骨架核心组分，其聚合状态不仅决定细胞迁移能力，还能标记坏死区域，但现有方法无法在三维模型中实现高精度成像。这一技术瓶颈严重阻碍了人们对肿瘤转移机制的理解和抗转移药物的开发。

来自奥地利研究团队在《BJC Reports》发表的研究中，创新性地将改良版光片显微镜与结直肠癌(CRC)、非小细胞肺癌(NSCLC)球体模型结合。通过自主研发的meso-aspheric光学系统，研究人员解决了传统LSFM光片易发散、均匀性差的问题，其关键技术包括：7.5°轴向meso-aspheric透镜组构建超薄光片、双通道对称照明设计、以及基于Amira软件的八级信号强度分割算法。研究使用Caco-2、HT-29和NCI-H460细胞系构建直径约200μm的肿瘤球体，通过phalloidin-488染色标记F-actin，最终在折射率匹配的PBS溶液中完成三维成像。

Spheroids viability assays
通过CCK8检测证实，培养7天的球体保持高活力(Caco-2 90%，HT-29 86%，NCI-H460 70%)，为后续实验提供质量保证。

Sample mounting process for imaging
独创的金属块-环氧树脂固定法结合3%琼脂糖包埋，解决了球体样本在成像过程中的稳定性问题，

显示该方法能完整保留球体三维结构。

Surface occupied by F-actin in the CRC spheroids
定量分析揭示F-actin呈碎片状分布于细胞膜边缘，五组细胞间F-actin含量存在显著差异(^*P=0.03)，印证其与细胞迁移能力的相关性。

Quantitative analysis through segmentation
八级强度分割将信号划分为7536-65535区间，其中高信号区(Pink1 3%、Orange1 1%)与坏死核心高度重合，

证实F-actin暴露可作为坏死区的新型生物标记物。

该研究首次在三维模型中建立F-actin分布与肿瘤功能分区的对应关系：Green1-2对应增殖区(占总体积69%)，Green3-Yellow1对应衰老区(20%)，Pink1-Orange1标记坏死区(4%)。这种非侵入式的三维成像技术突破传统病理切片局限，为评估手术标本坏死程度提供新工具。从技术角度看，meso-aspheric光学设计将光片厚度控制在2μm级，其均匀性使信号强度定量成为可能；从生物学角度看，发现F-actin片段化分布特征为抑制肿瘤转移提供新靶点。研究团队特别指出，该方法可拓展至其他实体瘤研究，未来或可通过人工智能进一步优化分割算法，实现临床样本的快速评估。