無創(chuàng)超靈敏生物發(fā)光動態(tài)成像技術(shù)助力三陰性乳腺癌研究

三陰性乳腺癌因其缺乏明確的治療靶點，預(yù)后通常較差�；�療后殘存的少量癌細胞是導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)的主要原因，但這些“微小殘留病灶”在體內(nèi)極難被監(jiān)測。本研究的核心在于，通過應(yīng)用一種名為AkaLuc的超靈敏生物發(fā)光成像技術(shù)，成功在活體小鼠模型中，以前所未有的靈敏度追蹤到化療后幸存下來的極少量三陰性乳腺癌細胞，揭示了它們在“休眠”期間的狀態(tài)，并發(fā)現(xiàn)了免疫系統(tǒng)在調(diào)控這些殘留細胞命運中的關(guān)鍵作用。

這項研究由Silvia Steinbauer、Jamie D. Cowles、Mohammad Ali Sabbaghi、Marle Poppelaars、Azaz Hussain、Marina Wagesreither、Daniela Laimer-Gruber、Jozsef Tovari、Gergely Szakacs和Agnes Csiszar等研究人員共同完成。其成果以題為《Enhanced bioluminescence imaging of tumor cells surviving chemotherapy in a murine model of triple-negative breast cancer》的論文形式在線發(fā)表于學(xué)術(shù)期刊《npj Breast Cancer》。

重要發(fā)現(xiàn)
本研究的核心貢獻是建立并驗證了一套高靈敏度的活體成像系統(tǒng)，用于動態(tài)監(jiān)測三陰性乳腺癌化療后微小殘留病灶的動態(tài)變化，并在此基礎(chǔ)上揭示了免疫微環(huán)境對殘留腫瘤細胞特性的深刻影響。

研究人員針對不同免疫缺陷小鼠的耐受性，調(diào)整了TAC方案的劑量，最終在裸鼠和NSG小鼠中都成功復(fù)現(xiàn)了化療后的微小殘留病期。盡管NSG小鼠的復(fù)發(fā)時間更短，但穩(wěn)定的殘留病期為利用成像技術(shù)追蹤極少量存活細胞創(chuàng)造了條件。

在免疫缺陷小鼠中，化療后存活的腫瘤細胞數(shù)量更多，且這些細胞大多保留了上皮細胞的特征標(biāo)志物（如E-cadherin和EpCAM）。相比之下，在免疫健全的小鼠中，能夠熬過化療的腫瘤細胞數(shù)量極少，且其中至少一半發(fā)生了上皮標(biāo)志物的瞬時丟失，呈現(xiàn)出上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化的特征。這意味著，免疫系統(tǒng)的持續(xù)壓力不僅清除了大部分殘留細胞，還“篩選”或“促使”幸存下來的極少數(shù)細胞改變自身特性，進入一種更具可塑性、去分化的狀態(tài)以隱匿生存。而在腫瘤復(fù)發(fā)時，這些細胞又恢復(fù)為上皮表型。

創(chuàng)新與亮點
本研究的突破在于成功解決了一個臨床前研究中的關(guān)鍵成像難題：如何在活體動物中無創(chuàng)、動態(tài)、高靈敏度地可視化化療后殘存的極少量腫瘤細胞。傳統(tǒng)的活檢或終點分析法無法捕捉這一動態(tài)過程，而普通成像技術(shù)靈敏度不足。

研究者創(chuàng)新性地應(yīng)用了AkaLuc這一前沿生物發(fā)光成像技術(shù)。該技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其非凡的亮度，其信號強度比常規(guī)系統(tǒng)高出2-3個數(shù)量級。在本次研究中，它將活體檢測靈敏度提升到了約1000個細胞的水平，使得監(jiān)測“腫瘤休眠”這一模糊狀態(tài)成為可能。這不僅是技術(shù)的簡單應(yīng)用，更是在三陰性乳腺癌模型中對其效能的一次重要驗證和拓展。

在光學(xué)生物醫(yī)療領(lǐng)域，這項技術(shù)的實際價值體現(xiàn)在多個層面。首先，在基礎(chǔ)研究方面，它為科學(xué)家提供了一個強大的工具，能夠?qū)崟r觀測微小殘留病灶的形成、維持與復(fù)發(fā)全過程，從而深入研究腫瘤細胞耐受化療的生物學(xué)機制（如細胞休眠、代謝改變、表型可塑性）。其次，在轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)和藥物研發(fā)中，這種成像平臺能用于高效評估新型療法（如靶向藥、免疫療法）清除殘留病灶、防止復(fù)發(fā)的功效，為開發(fā)“根治”性療法提供關(guān)鍵的臨床前評估手段。本研究揭示的免疫系統(tǒng)對殘留細胞表型的調(diào)控作用，也強調(diào)了未來聯(lián)合治療策略的重要性。因此，這項成像技術(shù)不僅照亮了腫瘤的“殘留陰影”，也為最終驅(qū)散這片陰影指明了新的研究方向。

總結(jié)與展望
本研究通過整合先進的AkaLuc超靈敏生物發(fā)光成像技術(shù)與臨床相關(guān)的三陰性乳腺癌動物模型，成功實現(xiàn)了對化療后微小殘留病灶的動態(tài)、高靈敏度活體監(jiān)測。其不僅證實了AkaBLI技術(shù)在追蹤稀有癌細胞方面的巨大優(yōu)勢，更揭示了免疫微環(huán)境是決定殘留腫瘤細胞數(shù)量與表型的關(guān)鍵因素：在免疫健全的宿主中，僅有極少數(shù)經(jīng)歷上皮特性瞬時丟失的細胞能夠隱匿存活，成為復(fù)發(fā)的種子。

DOI:10.1038/s41523-025-00795-y.