背景:卵巢高级别浆液性癌(HGSOC)作为最常见的卵巢癌亚型,超过 70% 的患者确诊时已发生腹腔广泛转移,长期研究发现不同部位的肿瘤微环境存在明显的异质性,原发灶和转移灶的免疫浸润、细胞组成差异极大,这种异质性会直接影响治疗响应和患者生存。
近日,国际知名期刊《Cell Reports Medicine》在线发表了华中科技大学同济医学院附属同济医院妇产科孙朝阳教授、陈刚教授、马丁院士团队联合多家单位取得的重磅研究成果(论文题目:Spatial tumor evolution panorama of ovarian cancer)。该研究通过整合多组学数据与先进成像技术,首次系统绘制了高级别浆液性卵巢癌(HGSOC)在腹腔转移过程中的空间肿瘤演化全景图,揭示了缺氧与免疫压力如何驱动肿瘤克隆演化,并发现了一个由 SPP1+ 巨噬细胞、MMP11+ 肌成纤维细胞和肿瘤上皮细胞组成的三维“三元复合结构”转移单元。其中,慧观生物(SmartView)光片显微镜为解析该转移单元在完整腹水及微转移灶中的三维精细结构提供了成像技术支持。
亮点一:STARLETS 框架揭示肿瘤克隆达尔文式演化
团队自主研发 STARLETS 空间肿瘤克隆演化追踪系统,整合全基因组、单细胞、空间转录组的拷贝数变异(CNV)数据,实现肿瘤亚克隆空间定位的精准解析。
研究证实,卵巢原发灶中缺氧 + 免疫监视形成双重选择压力:缺氧促使肿瘤细胞染色体不稳定性增加,累积 CNV 变异;免疫压力(CD8+T 细胞、M1 型巨噬细胞)清除未逃逸克隆,仅携带 HLA-LOH 的免疫逃逸克隆存活并扩散。
该“缺氧驱动变异 + 免疫筛选克隆” 双步选择模型,为阐释卵巢癌腹腔播散机制提供了全新理论。
借助空间转录组与多重免疫组化,团队在转移灶与腹水中鉴定出高度有序的三元复合转移单元:
中层:SPP1+ 巨噬细胞(呈特征性 “胰岛状” 聚集)
这一结构在二维层面即可清晰观察,而其在腹水中的真实立体形态与空间排布,需依靠完整三维深度成像才能完整揭示。
成像技术突破:SmartView 光片显微镜解锁三维真相
腹水中的肿瘤球体(spheroid)结构松散、直径可达数百微米,且包裹在复杂胶原基质中。传统的石蜡切片二维成像无法还原其真实的三维构型,也无法准确定位不同类型细胞在球体中的径向分布。而本研究需要对临床腹水来源的微小肿瘤球进行完整、无损、高精度的三维成像。
uDISCO 组织透明化 + SmartView 光片显微镜
研究团队采用了uDISCO(ultimate dimensional imaging of solvent-cleared organs) 组织透明化技术,对完整的腹水细胞沉淀及微转移灶进行整体免疫标记与透明化处理。随后,借助慧观生物SmartView光片显微镜进行三维高分辨成像。
uDISCO 高分辨成像流程、腹水肿瘤球体三维重建图及其三层结构示意图
SmartView 光片显微镜的独特优势在本研究中得以充分体现:
光片显微镜仅激发焦平面内的荧光信号,相较于共聚焦显微镜,光毒性和光漂白显著降低,特别适合对较大的透明化样本进行高精度、高稳定性成像。
视频1:卵巢癌腹水的 uDISCO 图像 3D 重建
视频2:uDISCO 图像的 3D 重建,用于卵巢癌转移
亚细胞分辨率下的完整结构重建:研究团队成功获取了直径超过 200 μm 的完整腹水肿瘤球体的三维图像,清晰分辨出:
最外层:LRRC15+ 肌成纤维细胞形成的“外壳”
三维空间关系量化:SmartView 数据与三维分析软件结合,可实现无缝的数据分析,精准量化细胞类型、距离和体积,揭示“三层同心圆”结构在远端转移灶中显著富集,而在原发灶中极为罕见。
本研究从多组学层面系统绘制了卵巢癌腹腔转移演化全景,并通过 uDISCO 透明化 + SmartView 光片显微镜,首次在完整样本中证实腹水与微转移灶呈同心三层结构。该策略证明,仅靠二维切片无法完整理解肿瘤微环境细胞间的空间互作,须结合组织透明化与光片三维成像才能完整解析,为肿瘤研究提供了重要范式。慧观生物 SmartView 光片显微镜凭借低光毒性、高分辨、大组织适配等优势,成为空间组学迈向三维功能解析的核心装备,文中关键三维成像结果由该系统完成。
慧观生物(SmartView)深耕高端光学显微成像领域,专注于光片荧光显微镜研发、三维组织成像、活细胞成像、类器官活体成像及智能图像分析等核心技术方向。公司依托高性能显微成像技术,持续打造高效易用、更贴合生理状态的专业成像设备,为肿瘤研究、发育生物学、干细胞与再生医学、临床病理等生命科学研究领域,提供强有力的科研工具与技术支撑。
✅ 一站式解决方案:透明化 → 成像 → 分析全流程支持
目前已在卵巢癌、淋巴癌、肺癌、口腔疾病等医学领域广泛应用,助力多项高水平研究发表于国际顶级期刊。