人乳腺癌不同分子亚型基于光声/超声双模态成像特征与病理组织学及特异波长的基础研究

Breast cancer clinical treatment program and prognosis mainly depends on its molecular subtypes, pathological biopsy immunohistochemistry is gold standard that determines the molecular subtype and proliferation activity while with invasive and time-consuming disadvantages。In our prior study we found that photoacoustic /ultrasound dual-modality imaging （PUDI）can distinguish from benign and malignant lesions and evaluate dynamicly breast cancer chemotherapy efficacy using different wavelengths of   Photoacoustic   spectrum。The ER, PR, HER-2 and Ki67 proteins level in different subtypes of breast cancer were different. Based on the different wavelengths of different tissues, we hypothesized that PUDI can detect and analyze the protein spectral characteristics of different molecular subtypes and identify breast cancer subtype and predict cancer foci proliferation activity，To verify this hypothesis, we propose to establish transplanted tumor model of different subtypes， PUDI scans full-wave length spectrums of different subtypes and different sizes tumors to prospectively explore specific   spectrums of Breast cancer subtypes   and Ki67 using data extraction analysis, immunohistochemistry, biochemistry. Through the study we will verify   PUDI provides the feasibility of differential diagnosis of breast cancer subtypes， and further reveal the changes of the photoacoustic parameters and the histological relationship of different subtypes in the process of growth,which lay the basis for breast cancer prognosis and   evaluation efficacy. This study will provide a new research ideas and important values for the assessment of molecular subtypes and breast cancer proliferation activity。

乳腺癌的临床治疗方案和预后主要依赖其分子亚型，病理活检免疫组化是确定癌灶分子亚型和增值活性的金标准，但其有创、耗时。本课题前期研究发现，超声/光声双模态成像利用不同组织的光波长可检测病灶性质和动态评估乳腺癌新辅助化疗的疗效。乳腺癌不同分子亚型 ER、PR、HER-2，Ki67蛋白质的含量不一样，基于不同组织对应不同的波长，我们假定超声/光声双模态通过检测和分析不同分子亚型的蛋白光谱特征，可以鉴别乳腺癌分子亚型，并可预测 病灶的增值活性。为验证这一假说，我们拟建立不同亚型移植瘤模型，采用双模态成像扫描不同亚型和不同大小瘤体全波长段波谱、数据提取分析、免疫组化、生物化学等探讨乳腺癌亚型 和增值活性Ki67特有波谱，阐明光声鉴别乳腺癌不同亚型的可行性，揭示不同亚型瘤体在生长过程中光声参数变化和组织学关系，对乳腺癌的预后和疗效评估奠定组织学基础;本研究将为乳腺癌分子亚型和增值活性提供全新研究思路。

1.乳腺癌的治疗方案和预后依赖于乳腺癌的分子分型，而后者主要依赖术后病理进行免疫组化获得，此种方法作为金标准，有创，且耗时。光声检测技术是通过激光激发大分子振动发射超声波，能够实现生物组织的化学成分和物理结构的同步检测。本研究利用多波长光声谱的方法(短波段690-950nm和长波段200-1700的扫描分析)探讨三种不同分子亚型乳腺癌的波长分布特征及血红蛋白浓度分布的差异，进而实现光声对三种分子亚型的鉴别诊断和预测乳腺癌的生物学行为，研究结果显示1.相对于短波段波长，长波段波长分析三种乳腺癌亚型的价值更高。对长波段的光声能量谱做PLS-DA判别分析, 三种亚型的胶原和脂质浓度差异更大；筛选出的前十个特征波长可实现对乳腺癌三种分子亚型的诊断，准确性达84%，曲线下面积如下：luminal型 0.9335，三阴性乳腺癌0.875， HER2阳性的乳腺癌0.820..2.基于1200～1700nm波段下的APSD谱和PLS算法估计在体乳腺肿瘤内部的胶原相对含量，结果显示回归方程的系数最大的前十个波长大部分位于胶原的吸收波段（1200-1390nm）。.3.基于1200～1700nm波段下的斜率谱和PLS算法预测在体乳腺肿瘤的Ki67指数，结果显示回归方程的系数最大的前十个波长大部分位于胶原和脂质的吸收波段（1200-1390nm，1600-1700nm），这些波长下的光声参数在回归模型中起到的作用较强。.4.Luminal的缺氧及含氧血红蛋白、胶原和脂质随病灶增大而减少；Triple Negative的胶原和脂质随病灶增大而减少，血红蛋白没有显著变化；HER2缺氧及含氧血红蛋白随病灶增大而减少，胶原和脂质没有显著变化；.5.研究结果显示缺氧血红蛋白浓度、含氧血红蛋白浓度、胶原和脂质在三种乳腺癌分布规律均依次为三阴性型乳腺癌>HER2+型乳腺癌>Luminal型乳腺癌；.结果表明，运用光声特定的波长可实现乳腺癌三种分子亚型的鉴别诊断和预测乳腺肿瘤的Ki67指数、组织成分。