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利用 IVIM 的活体内成像技术探索癌症诊断和治疗的实时精确性

将活体内成像技术应用到您的研究工作中，可以提高您癌症诊断及治疗方案的准确性和有效性。这种先进的成像技术可以实时观测到肿瘤微环境（tumor microenvironment, TME）内的动态相互作用，对癌症研究大有帮助。通过精确可视化免疫细胞动力学、肿瘤生长模式以及药物递送机制，活体内成像技术可以帮助研究人员更加精确地定制治疗方案。并且，这项技术还可以监测治疗效果、鉴定耐药机制且优化给药方案从而提高实际疗效。

在本简报中，我们将探索活体内成像的重要作用，癌症研究的关键方面提供实时见解。通过长期深入精确观察肿瘤微环境、监测免疫细胞动力学、跟踪 T 细胞浸润率、研究癌细胞生长并分析抗癌药物的递送，我们对这些复杂过程有了比以往使用传统方法时更加深入的理解。

下图显示了9天内黑色素瘤细胞的渗透率。结果显示，表达内源性 GFP 信号的 LysM-GFP 转基因小鼠在接种癌细胞后立即通过 GFP 信号观察到单核/巨噬细胞显著的细胞间相互作用与肿瘤渗透，并一直持续到第9天。最初，在接种后2小时内，没有观察到明显的免疫细胞反应与相互作用。然而从接种后24小时到第一天，单核/巨噬细胞的反应明显增加，随后促进了癌细胞的渗透。值得注意的是，我们同时还观察到了癌细胞内免疫细胞渗透量的增加现象（蓝色点线表示）。这种实时监测为了解免疫细胞渗透与癌细胞增值提供了有价值的见解。

在这个实验中，我们研究了随着黑色素瘤癌细胞的生长，T 细胞渗透的实时动力学。通过背部皮肤成像窗口，我们将癌细胞接种到了小鼠体内，而图中虚线部分为 T 细胞活化的位置。

之后，通过药物干预，我们在小鼠接种黑色素瘤细胞后的第4天，评估了血管周围和癌细胞外围 T 细胞渗透的动态情况。这项研究包括了对 CD8+T 细胞与肿瘤细胞之间相互作用的详细分析以及对 T 细胞向癌细胞位点渗透的始发点的确定。这些观察结果为研究癌细胞生长不断演变的机制性基础上的 T 细胞反应提供了宝贵的实时见解。

癌细胞为了防止因体内免疫系统错误而发生的免疫过剩反应，通过自行制造免疫检查点（immune checkpoint）蛋白质的方式，表现出欺骗免疫系统的持续生存和成长的特征。最近，为了解决这些问题，出现了许多关于可以抑制免疫检查点蛋白质，从而更好地观察癌细胞的免疫反应的免疫检查点抑制剂（immune checkpoint inhibitor）。其中最具代表性的 PD-1 抑制剂通过干扰 PD-1 和 PD-L1 结合来激活 T 细胞。

图四是植入背部皮肤成像窗口并接种了 4T-1 癌细胞（绿色）后，又注射了 anti-PD-1 药物的动物模型的肿瘤微环境免疫反应的10天观察视频。我们确定了树突状细胞向癌细胞聚集与渗透的始发点，且观察到树突状细胞的聚集与渗透随着第三天 T 细胞活化达到高峰后逐渐下降。并且，树突状细胞的荧光信号从成像初期到第10天一直都能被观测到。