物理學手段幫助揭示腫瘤的內部特征

最近，里昂癌癥研究中心的研究者們已經證明了成像技術對于研究腫瘤學問題的潛力。先進的成像技術可以區(qū)分惡性細胞群并監(jiān)測抗癌治療的有效性。這些結果發(fā)表于2019年1月8日的《Physical Review Letters》雜志上，有助于設計新的治療分子和治療的個性化。

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

為了探測體外結腸直腸腫瘤的行為，研究人員創(chuàng)造了由腫瘤細胞聚集形成的直徑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。通過熱攪動產生的樣品的無窮小振動非常輕微地改變離開樣品的光束的顏色。通過分析這種光，創(chuàng)建了模型腫瘤的機械特性圖：激光掃描的區(qū)域越僵硬，振動越快，并且以與多普勒效應相比的方式（發(fā)出警笛聲的機制）隨著距離越來越尖銳，顏色變化越大。

研究人員從由兩種不同惡性腫瘤細胞系組成的類器官中發(fā)現，他們可以將兩種細胞類型與其機械特性區(qū)分開來。這些信息至關重要，因為它可以使活組織檢查分析的診斷得到改進，并提供更好的腫瘤分級評估。使用該技術還監(jiān)測藥物治療后機械性質的局部變化：腫瘤中心比邊緣保持剛性更長，證明了治療的功效梯度。因此，局部測量機械性能可以確認腫瘤的完全破壞，并有助于選擇盡可能低的治療劑量和持續(xù)時間。

該方法允許探索機械性質對治療反應的影響，可以用于測試新治療分子和組合療法的更具預測性的體外腫瘤模型，。此外，它還可以提供新的指標來指導臨床醫(yī)生個性化治療。