汉产关键技术全球领先 显微镜“看清”生物体内三维世界
所属分类：
发布时间：2024-12-23 16:52
在医学上，病理诊断被认为是疾病诊断的“金标准”。医生通过光学显微镜对组织及细胞形态进行分析、识别，做出各种疾病的诊断。
传统光学显微镜大部分只能做到2D成像，在面对复杂三维组织结构时，可能会因采样局限而引发漏诊或误诊。打个比方，三维组织就像一本书，传统二维切片就像抽查其中几页的内容，倘若病变很小，“藏”在其他的页面中，就很难被发现。
近日，武汉慧观生物科技有限公司研发出高通量3D病理光片显微镜，采用创新的纳米级超薄光刀技术，可以把手术中切下来的整个病理组织形成一个完整的3D影像，更立体地为医生提供医学影像，提高临床诊断精确率。
“全身扫描”，再小的病灶也能发现
“所有好的细胞坏的细胞，一目了然。通过算法帮医生做出前期判断，增加诊断的准确率，有效地避免漏诊、误诊。”12月16日，武汉慧观生物科技有限公司，华中科技大学光电学院教授、该公司首席科学家费鹏介绍。
在评估患者肿瘤发展情况及制定后续治疗方案时，需要通过病理切片检测，由医生肉眼观察每一张切片上的病理组织图像，以识别肿瘤存在与否及其恶性程度。
“通常一个组织会切下来十几片进行检测，只占组织的百分之一甚至千分之一，看得不够全，也看得不够清。”费鹏说。
高通量3D病理光片显微镜不需要物理切片，而是用激光去扫描组织，像一把“光刀”，对组织细胞进行“虚拟切片”。“可在数秒内以亚细胞分辨率把一层层的组织图像扫描出来，所有的图像数据叠加起来，就是完整的组织三维空间结构。”费鹏说。
在实验室里，费鹏展示了该显微镜的“超能力”。在淋巴组织检测中，其深度35微米、深度55微米处均正常，但在深度45微米的地方，有一处微小病灶。在该显微镜的3D成像下，这一病灶被看得清清楚楚。“如果依靠传统切片，恰巧切不到这个位置，这个病灶就漏掉了。”费鹏说。
正在开展临床试验
在电脑屏幕上，小鼠的三维脑组织图像清清楚楚，每一条神经的连接都严丝合缝。要实现这些，关键是要把“光刀”做薄。
“团队通过精巧的光学设计，攻克多光场复合调控聚焦技术，并自研了具有知识产权的光学调制原件，突破了光的无衍射传输极限，把激光压制成一把世界上最锋利的纳米级光刀。”费鹏说。
利用该超薄激光光片扫描生物医学样本，可获取病理切片以及类器官等组织器官的完整三维空间结构和功能信息，能够在保证细节精度的同时，高效捕捉整体病理环境。
据介绍，该原创性激光光片3D显微镜技术处于国际领先水平，轴向分辨率比目前国际同类技术最先进的还要高两到三倍，相关成果2022年发表于国际顶级期刊《自然方法》（Nature Methods），并获“中国光学十大进展”提名奖，技术申请和授权发明专利数十项。
其应用场景不局限于病理组织，在药物研发、毒理评估、病理诊断等方面，均能提供更精准的检测分析结果。比如在一项血液疾病的CAR-T研究中，慧观光片显微镜能实现全过程CAR-T细胞对肿瘤细胞杀伤情况的高分辨观测，为医院和患者提升CAR-T体外疗效评估的效率，该研究2024年在国际顶级期刊《自然通讯》（Nature Communications）上发表。
“目前，该光片显微镜已经与多个高校、院所签订订单，投入科研场景的应用，同时我们正在与武汉同济医院合作开展临床试验，使光片3D病理检测真正迈入临床诊断。”费鹏说，目前公司已组建起一支高素质研发团队，科研人员占比超70%，正加快科技成果转化落地，推动生物医学影像技术创新发展。
