Рапид, этикетка

Nature Communications, том 14, номер статьи: 48 (2023 г.) Цитировать эту статью

7571 Доступов

5 цитат

11 Альтметрика

Подробности о метриках

Биопсия является рекомендуемым стандартом патологической диагностики рака печени. Однако этот метод обычно требует секционирования и окрашивания, а также хорошо обученных патологов для интерпретации изображений тканей. Здесь мы используем рамановскую спектроскопию для изучения образцов ткани печени человека, разрабатывая и проверяя рабочий процесс для in vitro и интраоперационной патологической диагностики рака печени. Мы отличаем ткани карциномы от соседних неопухолевых тканей быстрым, неразрушающим образом и без меток, используя рамановскую спектроскопию в сочетании с глубоким обучением, что подтверждается метаболомикой тканей. Этот метод позволяет детально идентифицировать патологические ткани раковой опухоли, включая подтип, степень дифференцировки и стадию опухоли. 2D/3D рамановские изображения необработанных срезов тканей человека с субмикрометрическим разрешением также получаются на основе визуализации молекулярного состава, что может помочь в распознавании границ опухоли и клинико-патологической диагностике. Наконец, потенциал портативной портативной рамановской системы проиллюстрирован во время операции для интраоперационной диагностики рака печени человека в режиме реального времени.

В 2020 году рак печени был седьмым по распространенности видом рака и третьей по значимости причиной смертности от рака в мире в 2020 году. достижения в диагностике и терапии2,3.

Поэтому точная и своевременная диагностика имеет решающее значение для лечения рака печени и улучшения выживаемости. Серологическое тестирование в сочетании с визуализацией является стандартным методом диагностики рака печени4. Однако диагностическая чувствительность наиболее часто используемого серологического теста на альфа-фетопротеин (АФП) составляет ~60%5. Визуализирующие тесты, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография (КТ) и ультрасонография (УЗИ), обладают высокой чувствительностью и специфичностью для выявления рака печени, особенно у пациентов с циррозом печени6. Однако такие методы визуализации имеют ограниченное пространственное разрешение, сложность интраоперационной диагностики и/или несут риск воздействия ионизирующего излучения7. Таким образом, биопсия по-прежнему рекомендуется в качестве золотого стандарта патологической диагностики, что важно для прогноза и определения лечения4.

Клинически гистопатологические наблюдения обычно проводятся с использованием гематоксилина и эозина (H&E) или иммуногистохимического окрашивания. Процедура окрашивания требует много времени и подходит только для диагностики с использованием изолированных тканей. Кроме того, ограниченное число специалистов-патологов может ограничить использование гистопатологии6. В последнее время цифровая патология с использованием высокопроизводительного анализа изображений значительно помогла патологам в идентификации и классификации образцов тканей8,9. Однако подготовка образцов для цифровой патологии имеет те же ограничения, что и традиционные методы. Поэтому необходимы методы для более быстрого и бесперебойного исследования рака печени in vitro и даже in vivo.

Спектральная гистопатология, основанная на рамановской спектроскопии, обеспечивает альтернативный подход к диагностике рака10. Рамановская спектроскопия — это оптический метод, основанный на неупругом рассеянии света вибрирующими молекулами, который позволяет получить химические отпечатки пальцев сложных биологических образцов, а большая часть биомолекулярной информации доступна с помощью простого снимка с помощью рамановского измерения. Важно отметить, что химическая структура и состав биологических образцов могут быть получены с помощью рамановской спектроскопии бесцветным и неразрушающим способом с минимальной пробоподготовкой11,12,13,14. Спектральная информация также может быть объединена с алгоритмами искусственного интеллекта для создания модели диагностической классификации, позволяющей автоматически ставить диагноз15,16,17,18. Кроме того, визуализация с помощью рамановской спектроскопии позволяет очертить границы опухоли и визуализировать интересующие области поражения, невидимые невооруженным глазом19. Эти особенности делают рамановскую спектроскопию пригодной для исследования изолированных образцов тканей и помогают хирургам идентифицировать границы опухолей, способствуя более полному удалению с минимальным повреждением нормальной ткани.