技术概述
离体肿瘤组织荧光成像检测是指将手术切除、活检获取或从荷瘤动物模型中取出的肿瘤组织,在体外条件下利用荧光成像系统对其荧光信号进行采集、分析和定量的一类检测技术。该技术通常与靶向荧光探针、荧光标记药物或荧光染料联合使用,通过检测探针在肿瘤组织中的富集程度、分布特征及信号强度,评估靶向分子的结合能力、药物的瘤内递送效率以及肿瘤边界的识别精度。
与传统组织学方法相比,离体肿瘤组织荧光成像检测具有灵敏度高、可视化直观、可定量分析、对样品无损等优势。特别是在近红外荧光窗口(NIR-I:700-900 nm;NIR-II:1000-1700 nm)成像中,组织自发荧光和光散射显著降低,穿透深度增加,信噪比明显提升,能够更真实地反映荧光探针在肿瘤组织中的滞留与分布情况。在靶向药物研发、荧光探针筛选、荧光引导手术研究等领域,离体肿瘤组织荧光成像已成为不可或缺的评价手段。
该检测既可作为活体成像实验的补充验证环节,也可独立用于体外药效评价、肿瘤靶向性研究、受体表达水平半定量分析等场景。通过将离体荧光成像结果与病理染色、免疫组化等手段相关联,可以从功能与结构两个维度全面表征肿瘤组织的生物学特性。
检测样品
离体肿瘤组织荧光成像检测适用的样品类型较为广泛,常见的送检样品包括以下几类:
- 荷瘤小鼠皮下移植瘤组织:包括人源肿瘤细胞系移植瘤(CDX)模型、患者来源移植瘤(PDX)模型等切除的瘤块;
- 原位肿瘤组织:如原位肝癌、原位胶质瘤、乳腺原位瘤等模型中获取的肿瘤及瘤旁组织;
- 转移瘤灶组织:淋巴结转移灶、肺转移灶、肝转移灶等离体病灶样本;
- 临床手术切除标本:经伦理审批获取的肿瘤切除组织及切缘组织;
- 肿瘤冰冻切片与石蜡切片:用于显微荧光成像与共定位分析的制备样品;
- 类器官及肿瘤球样本:体外培养的肿瘤类器官、多细胞肿瘤球的荧光标记样品;
- 对照组织:同一动物的正常脏器组织(心、肝、脾、肺、肾等),用于评估靶向性与生物分布。
样品采集后应根据检测目的选择合适的保存方式。整体成像的瘤块建议干冰运输、-80℃保存,避免反复冻融;切片样品可在低温避光条件下短期保存;如需同时开展病理学验证,建议预留部分组织固定于多聚甲醛或福尔马林中。所有荧光样品在采集、运输与保存过程中均应注意避光,防止荧光信号淬灭。
检测项目
围绕离体肿瘤组织的荧光信号特征与分析需求,可开展的检测项目主要包括:
- 离体荧光强度检测:定量测定肿瘤组织的荧光辐射度、总光子数及平均荧光强度;
- 肿瘤与本底比值(TBR)分析:计算肿瘤组织与正常组织或瘤旁组织的信号比值,评价靶向富集效果;
- 信号背景比(SBR)分析:评估成像信噪比,判断探针性能;
- 生物分布分析:对主要脏器进行离体成像,考察荧光探针或标记药物在体内的分布与代谢趋势;
- 瘤内分布特征分析:通过切片显微成像,观察荧光信号在瘤内空间分布的均匀性及穿透深度;
- 荧光光谱表征:测定样品的激发与发射光谱,确认荧光基团特性;
- 靶向性与竞争抑制实验:通过阻断实验验证探针与靶点的结合特异性;
- 荧光共定位分析:将荧光信号与免疫荧光标记、组织学染色结果进行共定位,确认信号来源;
- 时间依赖性与剂量依赖性评价:考察不同给药时间点、不同剂量条件下瘤组织荧光信号的动态变化。
以上项目可根据研究目的单独开展,也可组合成系统评价方案,为荧光探针开发、靶向药物筛选及临床前研究提供完整的数据支撑。
检测方法
离体肿瘤组织荧光成像检测的常规流程包括样品接收与核对、样品前处理、荧光成像采集、图像处理与定量分析、结果验证与报告出具等环节,具体方法如下:
首先,样品到达实验室后进行登记、拍照与外观检查,确认样品数量、类型、保存状态与送检要求一致。随后根据样品形态选择成像方式:完整瘤块采用整体离体成像,将组织平置于成像暗箱中,选择与荧光基团匹配的激发与发射滤光片组,设置合适的曝光时间与焦距进行采集;脏器组织可按解剖位置有序排列,一次性完成多脏器生物分布成像。
对于需要精细观察瘤内分布的样品,采用冰冻切片技术将组织制成连续切片,利用荧光显微镜或激光共聚焦显微镜在细胞层面观察荧光信号的定位与深度分布,并可结合DAPI等核染料进行多通道成像。为排除组织自发荧光干扰,实验中会设置未给药对照组,并采用光谱分离或背景扣除算法进行校正。
定量分析阶段,通过专业图像分析软件圈选感兴趣区域(ROI),读取平均荧光强度、峰值信号、分布面积等参数,计算肿瘤/本底比值、肿瘤/肌肉比值等关键指标,并与其他组织进行横向比较。成像完成后,可根据需要对同一组织进行H&E染色或免疫组化染色,将荧光分布与肿瘤区域、靶点表达区域进行匹配验证,形成功能成像与病理形态相结合的完整证据链。
整个检测过程遵循标准化操作规程,设置阴性对照与阳性对照,确保数据具有可重复性和可比性。原始图像、定量数据与分析结论最终汇总为结构化检测报告。
检测仪器
离体肿瘤组织荧光成像检测依托多种高灵敏度仪器设备平台开展,主要包括:
- 小动物活体荧光成像系统:配备高灵敏度CCD相机与多组激发/发射滤光片,可用于离体组织整体荧光成像及定量分析;
- 近红外二区(NIR-II)荧光成像系统:针对1000 nm以上发射波长的探针,提供更深穿透、更低背景的高质量成像;
- 激光共聚焦荧光显微镜:用于组织切片的高分辨率成像、三维重建与荧光共定位分析;
- 倒置/正置荧光显微镜:开展多通道荧光切片观察与半定量分析;
- 荧光分光光度计:测定荧光探针及组织样品的激发、发射光谱特性;
- 冰冻切片机( cryostat ):制备高质量组织冰冻切片,保留荧光活性;
- 组织脱水机、包埋机与石蜡切片机:用于配套病理样品的制备;
- 全自动组织病理扫描与图像分析系统:用于荧光图像与病理图像的配准分析。
完善的仪器配置与定期校准维护,可覆盖从可见光到近红外二区的全波段荧光检测需求,保障不同类型荧光样品的检测灵敏度与数据准确性。
应用领域
离体肿瘤组织荧光成像检测应用范围广泛,主要覆盖以下领域:
- 靶向荧光探针研发:评价新型肿瘤靶向探针的瘤内富集能力、特异性与代谢行为,辅助探针结构优化与筛选;
- 荧光引导手术(FGS)研究:验证荧光探针对肿瘤边界、微小病灶及转移淋巴结的识别能力,为临床转化提供数据支持;
- 抗体偶联药物与纳米药物开发:考察载药纳米粒、抗体偶联物在肿瘤组织的递送效率与瘤内渗透分布;
- 肿瘤生物学基础研究:研究肿瘤微环境、乏氧区域、血管生成与分子表达的空间分布特征;
- 临床前药效学评价:结合荷瘤动物模型的离体组织成像,评估药物治疗后的靶点占位与药效相关指标;
- 生物标志物验证:通过荧光成像结合免疫组化,验证潜在生物标志物在肿瘤组织中的表达水平与分布;
- 医疗器械与诊断试剂评价:为肿瘤光学成像设备的性能验证及诊断试剂的开发注册提供检测数据。
随着精准医学与分子影像技术的快速发展,离体肿瘤组织荧光成像检测在转化研究中的作用日益突出,已成为连接基础研究与临床应用的重要桥梁。
常见问题
问题一:离体肿瘤组织荧光成像检测的检测周期是多久?
离体肿瘤组织荧光成像检测的检测周期一般为7-15个工作日。实际周期会受到多种因素影响,包括检测项目的数量与组合方式、样品数量、成像通道的复杂程度、是否需要切片及病理验证等。例如,单纯的整体瘤块荧光成像周期相对较短,而需要冰冻切片、多通道共聚焦成像并结合免疫组化验证的综合方案,周期会相应延长。样品的准备状态(是否已完成给药与取材)也会影响整体进度。如委托方有明确的时间要求,可在委托前与检测团队沟通实验排期,必要时可协商加急处理,以尽量满足项目节点需求。
问题二:离体肿瘤组织荧光成像检测的检测价格是多少?
离体肿瘤组织荧光成像检测的价格受多方面因素影响,无法一概而论。主要影响因素包括:检测项目的类型与数量,如仅开展整体荧光成像,还是需要结合切片显微成像、光谱检测及病理验证的综合方案;所选用的成像方法与仪器平台,普通荧光成像与近红外二区高分辨率成像的实验成本存在差异;样品数量与分组情况,样品越多、对照组设置越复杂,费用相应增加;检测周期的要求,如需加急处理也可能影响整体费用构成。由于每个研究项目的实验设计各不相同,建议在委托检测前与技术人员充分沟通研究目的与检测需求,获取针对性的实验方案与准确报价。
问题三:离体肿瘤组织荧光成像检测测试需要什么资质?
我们旗下拥有CMA和CNAS资质,检测能力覆盖多种生物样品分析与成像检测相关领域,可满足不同行业客户对检测数据质量与规范性的要求。在人员方面,检测团队由具备分子影像、组织病理学及药效学评价背景的专业技术人员组成,熟悉各类荧光成像实验的设计与操作规范;在设备方面,实验室配备高灵敏度荧光成像系统、激光共聚焦显微镜、组织切片制备设备等先进仪器,并建立了完善的质量控制与数据管理体系,从样品接收、实验操作到数据分析全流程保障检测结果的科学性、准确性与可追溯性。客户可根据自身项目的用途与要求,选择相应的检测服务方案。
问题四:离体肿瘤组织样品应该如何保存和运输?
离体肿瘤组织样品的保存与运输需特别注意保护荧光信号的稳定性。完整瘤块及脏器组织建议在取材后迅速置于预冷的离心管或冻存管中,干冰运输,并在-80℃条件下避光保存,避免反复冻融导致信号衰减与组织结构破坏。如需开展冰冻切片成像,可将组织以OCT包埋剂包埋后速冻保存。切片样品可在避光、低温条件下短期存放。不建议使用强固定剂长时间处理拟开展荧光成像的样品,因为部分固定方式可能淬灭荧光或引入背景干扰;如同时需要病理染色,建议分开留样固定。运输全程应保证低温与避光,并附上样品清单与实验信息,以便实验室准确核对与及时处理。
问题五:离体成像与活体成像有什么区别,为什么要做离体检测?
活体成像是在麻醉状态下对整体动物进行荧光信号采集,能够动态观察探针在体内的富集过程,但信号受到皮肤、毛发、组织穿透深度等因素影响,定量精度有一定局限。离体成像则在组织取出后直接成像,消除了体表组织的干扰,能够更准确地反映探针在肿瘤及各脏器中的真实分布与富集水平,是验证活体结果的重要手段。两者通常联合使用:活体成像提供时间动态信息,离体成像提供终端定量与验证数据,结合病理切片还可将荧光信号与肿瘤区域精确对应,从而形成完整、可信的评价结论。
问题六:组织自发荧光干扰如何控制和处理?
组织自发荧光主要来源于血红蛋白、胶原、脂褐素等内源性成分,在短波长激发下尤为明显。为降低其干扰,可从以下几个方面入手:一是选用发射波长位于近红外窗口的探针,从根本上避开自发荧光较强的波段;二是实验中设置未给药的对照组,通过背景扣除获得净信号;三是采用光谱分离或光谱解混技术,依据探针与自发荧光的发射光谱差异进行信号区分;四是优化激发功率与曝光参数,避免 detector 饱和;五是在切片分析中合理选择滤光片组合并进行无染料对照。通过上述手段的合理组合,可显著提高检测信噪比,保证定量结果的可靠性。
问题七:检测报告一般包含哪些内容?
离体肿瘤组织荧光成像检测完成后,通常会提供结构化的检测报告,内容一般包括:样品信息与接收状态描述、检测依据的方法与实验流程、成像仪器与参数设置、各组样品的原始荧光图像与标尺标识、感兴趣区域的定量分析数据(如平均荧光强度、总信号值、肿瘤/本底比值等)、对照组与实验组的统计比较结果,以及结合病理染色或免疫组化的验证结果(如已开展)。报告还会对数据进行必要的解读,并附上原始图像资料供委托方进一步分析使用。委托方如有特殊的报告格式要求或需要补充的分析内容,可在委托前与项目人员沟通确认。