基于光子晶体生物力显微镜的结直肠癌组织硬度空间分布测量

目的结直肠癌是全世界三大常见癌症之一,约占所有癌症病例的10%。结直肠癌的发展是一个多步骤的过程,从影响原癌基因和肿瘤抑制基因的特定突变开始,这些突变会导致组织发生结构变化和生物力学特性改变,这些改变正是正常细胞转换为恶性细胞的基础。肿瘤组织的机械刚度也与其侵袭性、迁移能力以及治疗响应密切相关。本研究为了进一步探究结直肠癌肿瘤组织机械刚度的分布与组织的生物学特性之间的关联,拟使用光子晶体生物力显微镜来获取具有空间信息的高分辨率结直肠癌肿瘤组织硬度分布图像。方法采用了液氮速冻以及冰冻切片对临床来源的结直肠癌组织进行了连续切片,使用了光子晶体生物力显微镜对肿瘤组织切片进行了力学测量,基于光子晶体的带隙效应可以将组织的微纳形变转换为颜色变化,从而获得组织切片相应位点的应力-应变曲线,通过Matlab计算并获得具有空间信息的硬度分布图像。同时对完成力学测量的肿瘤切片的相邻切片进行了免疫组化染色。结果绘制了具有空间信息、高分辨率的结直肠癌组织硬度图像,与文献报道的肿瘤组织硬度数值一致。同时发现了结直肠癌组织的硬度在空间分布上具有一定的差异性,在肿瘤血管生成处组织硬度显著增加,力学相关蛋白YAP也被高度激活。结论研究表明,能对肿瘤组织切片进行高分辨的空间测量,同时证明了组织硬度的分布差异与力学相关蛋白YAP的表达具有相当的一致性,为肿瘤组织机械刚度测量提供了一种新的手段。