基于多光子显微和光学相干层析术的乳腺癌光免疫治疗的无标记疗效评估

Breast cancer is one of the most common malignancies of females. Photoimmunotherapy (PIT) is an emerging cell-specific with low side effects cancer therapy. However, it lacks a quantitative evaluation method with high resolution, real time, and in vivo. Extracellular matrix (ECM) fibre and blood vessels of tumor in tumor microenvironment play important roles during the tumor growth and metastasis. Therefore, characteristics of tumor ECM fibre and vessels, acquired in real-time and in vivo, will provide a new idea for evaluation of tumor therapeutic efficacy. In this project, nude mice with breast cancer will be taken as the research object. From the perspective of the biological endogenous optical signal, characteristics of ECM fibers and blood vessels, which will be extracted to effectively and quantitatively characterize breast cancer pathology, will be obtained from multiphoton microscopy (MPM) and optical coherence tomography (OCT). And then, MPM/OCT will be applied on monitoring the process of PIT therapy for breast cancer, tracking the dynamic changes of the ECM fibre and vessels. A regression evaluation model about PIT therapy effect will be established based on multivariate classification analysis and regression analysis. The completion of this project will provide a new quantitative, rapid, and in vivo evaluation method for PIT therapy. The results will provide a rapid assessment method to meet clinical standards for PIT treatment with the combination of MPM/OCT imaging systems and fiber optic endoscopic techniques.

光免疫疗法（PIT）是新兴发展的一种具有细胞特异性的肿瘤治疗方法，但目前其治疗效果缺乏高分辨的实时、在体评估手段。肿瘤细胞外基质（ECM）纤维和肿瘤血管是肿瘤生长和转移等生物行为的重要因素。因此，快速、在体分析肿瘤ECM纤维和血管特征为肿瘤PIT治疗的疗效评估提供新的思路。本项目拟以裸鼠乳腺癌为研究对象，从生物体内源性光学信号的角度，结合多光子显微术（MPM）和光学相干层析术（OCT），无标记获取可有效表征乳腺癌病理的ECM纤维和血管的特征；利用MPM/OCT监测PIT治疗乳腺癌的过程，跟踪ECM纤维和血管特征在PIT治疗过程中的动态变化规律，采用多变量分类分析和回归分析，建立乳腺癌PIT治疗的回归评估模型。本项目的完成将为PIT治疗肿瘤提供全新的定量、快速、在体的评价方法。随着MPM和OCT成像系统与光纤内窥技术相结合，将为PIT肿瘤治疗提供满足临床标准的快速评估手段。

光免疫疗法（PIT）是新兴发展的一种具有细胞特异性的肿瘤治疗方法，但目前其治疗效果缺乏高分辨的实时、在体评估手段。肿瘤细胞外基质（ECM）纤维和肿瘤血管是肿瘤生长和转移等生物行为的重要因素。因此，快速、在体分析肿瘤ECM纤维和血管特征为肿瘤PIT治疗的疗效评估提供新的思路。本项目以裸鼠乳腺癌为研究对象，从生物体内源性光学信号的角度出发，结合多光子显微术（MPM）和光学相干层析术（OCT）从生物体内源性光学信号的角度无标记监测乳腺癌的PIT治疗过程。首先利用speckle variance的算法结合OCT 成像系统获得血管信息，使用MPM/OCT系统分别对Phantom模拟样品、离体组织、活体组织进行多次测试，获得最优的用于活体乳腺组织检测的系统微结构成像和功能成像的探测参数。其次提取正常乳腺、乳腺癌组织的评价参数，如血管内径大小，血管密度，血管弯曲率，SHG/AF比值，胶原密度等参数，并分析这些参数的有效性和特点。结果显示这些参数可作为肿瘤诊断和治疗效果的评价指标，为乳腺癌的诊断和治疗提供有效指标。最后，监测PIT治疗乳腺癌的过程，跟踪各种参数指标在PIT治疗过程中的动态变化规律。本项目的完成将为PIT治疗肿瘤提供全新的定量、快速、在体的评价方法。随着MPM和OCT成像系统与光纤内窥技术相结合，将为PIT肿瘤治疗提供满足临床标准的快速评估手段。