物理學(xué)手段幫助揭示腫瘤的內(nèi)部特征

最近，里昂癌癥研究中心的研究者們已經(jīng)證明了成像技術(shù)對(duì)于研究腫瘤學(xué)問(wèn)題的潛力。先進(jìn)的成像技術(shù)可以區(qū)分惡性細(xì)胞群并監(jiān)測(cè)抗癌治療的有效性。這些結(jié)果發(fā)表于2019年1月8日的《Physical Review Letters》雜志上，有助于設(shè)計(jì)新的治療分子和治療的個(gè)性化。

盡管對(duì)癌癥的生物學(xué)有了很好的理解，但90％的實(shí)驗(yàn)藥物在臨床試驗(yàn)期間都以失敗告終。還越來(lái)越多地研究懷疑腫瘤的機(jī)械性質(zhì)影響疾病進(jìn)展和治療功效。然而，目前的常規(guī)手段難以深入測(cè)量局部剛度并觀察腫瘤核心是否抵抗治療液體的滲透。為了探測(cè)這些物理特性，研究人員使用了一種非接觸式成像技術(shù)，該技術(shù)利用物質(zhì)的自然無(wú)限小的振動(dòng)成像，由于不需要使用造影劑，因此不會(huì)干擾組織功能。

為了探測(cè)體外結(jié)腸直腸腫瘤的行為，研究人員創(chuàng)造了由腫瘤細(xì)胞聚集形成的直徑0.3 mm的類器官球體。他們將紅色激光束聚焦在這些物體上。通過(guò)熱攪動(dòng)產(chǎn)生的樣品的無(wú)窮小振動(dòng)非常輕微地改變離開樣品的光束的顏色。通過(guò)分析這種光，創(chuàng)建了模型腫瘤的機(jī)械特性圖：激光掃描的區(qū)域越僵硬，振動(dòng)越快，并且以與多普勒效應(yīng)相比的方式（發(fā)出警笛聲的機(jī)制）隨著距離越來(lái)越尖銳，顏色變化越大。

研究人員從由兩種不同惡性腫瘤細(xì)胞系組成的類器官中發(fā)現(xiàn)，他們可以將兩種細(xì)胞類型與其機(jī)械特性區(qū)分開來(lái)。這些信息至關(guān)重要，因?yàn)樗梢允够罱M織檢查分析的診斷得到改進(jìn)，并提供更好的腫瘤分級(jí)評(píng)估。使用該技術(shù)還監(jiān)測(cè)藥物治療后機(jī)械性質(zhì)的局部變化：腫瘤中心比邊緣保持剛性更長(zhǎng)，證明了治療的功效梯度。因此，局部測(cè)量機(jī)械性能可以確認(rèn)腫瘤的完全破壞，并有助于選擇盡可能低的治療劑量和持續(xù)時(shí)間。

該方法允許探索機(jī)械性質(zhì)對(duì)治療反應(yīng)的影響，可以用于測(cè)試新治療分子和組合療法的更具預(yù)測(cè)性的體外腫瘤模型，。此外，它還可以提供新的指標(biāo)來(lái)指導(dǎo)臨床醫(yī)生個(gè)性化治療。