攻克癌症第一步，如何克服精准病理定位难题，飞秒物理学技术或成更好的选择？

来源丨21新健康（Healthnews21）原创作品

作者丨唐唯珂

编辑丨朱萍

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在攻克恶性实体瘤的道路中，病理诊断是至关重要的一步。相当长时间以来，病理诊断缺少技术范式的更新。

癌症已成为威胁中国人健康的“头号杀手”，每年的新发病例数和死亡人数居高不下，且占全球的比例（23.7%、30%）显著超过中国人口占全球的比例（最新统计18.5%）。

病理诊断是癌症诊断的“金标准”，一方面目前国内的病理诊断仪器和耗材基本以进口为主，国家每年都需要花费上百亿经费更新仪器和耗材。尽快实现高端医疗设备和高值耗材的自主化，成为中国医疗器械领域的重大课题。

一方面，据世卫组织国际癌症研究机构（IARC）的统计数据显示，2020年中国新发癌症病例457万例、死亡300万例，分别占全世界的23.7%和30%。相比于发达国家，中国癌症患者呈现发病年龄早、就诊病期晚、存活率低的特征。快速、精准地在病灶组织中发现肿瘤细胞的“踪迹”，是治愈癌症的关键所在。

然而，受限于现有技术手段，病理医生在实施癌症术中诊断时，面临着巨大挑战。随着“飞秒激光无标记影像技术（简称：FLI技术）”应用在生命科学领域，行业发展或迎来新的方向。

01病理学现实困境

迄今为止，癌症诊断的黄金标准依然是组织病理学。

这是一种非常成熟的诊断方式，如福尔马林固定技术起源于1893年，石蜡浸入技术于18世纪引入，化学染色方法远溯至17世纪。目前，组织病理学的提升主要在主要集中在两大应用方向：一、活检样品制备：样品准备速度的提高；二、人工智能（AI）病理诊断：辅助病理医生制定诊疗方案。

但现有的病理学在疾病诊断和标志物层面却仍然面临层层桎梏。

现有的癌症组织病理学检测，需要繁复的活体组织样本准备（包括冷冻、蜡化脱水、切片等）和染色的过程，往往需要数天时间，即使术中冰冻切片也需要半个小时以上，医生才能去判断切不切？切多少？切净否？

而对于肿瘤外科手术来说，需要规避手术时间过长带来的风险，减少医疗资源的消耗，必然就对术中诊断的速度和准确性提出新的要求。

组织病理学期待着技术上的突破和飞跃。近年来，多模态分子影像技术受到越来越多的关注。该技术综合多种成像方式，获取生物组织多维度的信息，可增强对生物标志分子检测的敏感度和特异性，有效提高癌症诊断的准确率。在众多成像技术中，飞秒激光无标记影像技术（简称：FLI技术）提供了全新的解决方案。

FLI基于前沿技术——飞秒激光。飞秒激光发明于20 世纪晚期，脉冲极短（10的负15次方秒），瞬间的峰值功率相当于全世界发电功率之和，同时可聚焦于比头发直径还要小的空间区域。

这些特点使得飞秒激光成为研究微观过程超快现象的有效手段。随着1999年Ahmed H.Zewail以“飞秒化学”研究获得诺贝尔化学奖，飞秒激光技术不断成熟，在生物影像方面的应用得到了长足发展。利用飞秒激光与生物组织中不同标志性分子产生的不同非线性现象，飞秒分子影像方法可为疾病检测、诊断提供可靠依据。

02如何破解癌症诊断痛点？

“简单来说，这是一种全新的组织影像技术，不仅可以作为病理诊断时的参考依据，也可用于癌症术中的辅助决策。”飞秒研究中心创始人徐炳蔚向21世纪经济报道记者说道。

据介绍，飞秒激光研究中心（广州）有限公司FemtosecondApplications Research（简称：飞秒研究中心 FAR）已完成数千万元Pre-A 轮融资，由远毅资本独家投资。本轮资金将主要用于推进飞秒无标记影像系统的研发与注册报批，更多适应症的临床研究拓展与AI算法开发。

FLI技术突破的优势集中体现在，无需染色(标记）、无需切片、样本无损耗，信息无损失。利用FLI 技术，组织样本无需处理，直接放在显微镜上即可完成组织成像，缩短了样本准备的时间，也节省了大量样品制备的耗材成本。基于这样的成像过程，组织样本中的代谢信息得到了保留，加上共定位的成像特点，为肿瘤的相关研究提供了不可替代的观测手段。同时，FLI技术还可以控制飞秒激光进入组织样品的深度，实现“光切片”的效果，成像厚度为现有切片标本的1/5-1/10，达到亚微米3D分辨率，实现组织样本的三维成像。

此外，人工智能（AI）影像分析是组织病理学发展的一个趋势，FLI可生成标准化的数字影像，减少人为操作误差，无缝对接AI分析。使得FLI成为提高病理医生诊断效率、辅助临床医生快速决策的有力工具。

“目前第一个应用场景是乳腺癌术中辅助诊断。FLI可以理解为给人体组织照相的显微数码相机，不需要对人体组织切片、染色，不需要进行任何（外在）标记，通过对组织的扫描，就可以得到组织细胞影像。”徐炳蔚向21世纪经济报道记者说道。

03突破难点在哪儿？

科学家们使用单一或两种模态，利用飞秒激光分子影像方法，对癌症或其他疾病的检测和诊断，作出了多种尝试。但受限于模态的数量，这些研究往往只能影像生物组织里的部分结构。

徐炳蔚向21世纪经济报道记者表示：“目前推出的‘飞秒激光无标记显微影系统’，可使用5种以上不同模态，同时采集双光子自发荧光，三光子自发荧光，二次谐波，三次谐波等多个通道的独立信号，实现了对更多生物标志分子的影像，从而更准确地识别各种组织细胞结构，包括肿瘤的结构和细胞异形，以及胶原纤维骨架、弹性纤维、血管、淋巴管、细胞外囊泡等。这为科学地检测、诊断癌症提供了更加强大的技术支持，有望成为一种全新的组织影像方法。”

但另一方面，新技术的发展必然需要经历行业的适应阶段，徐炳蔚向21世纪经济报道记者坦言，FLI 技术在临床应用端的推广，必然是一个漫长的过程。

远毅资本投资总监唐轶男向21世纪经济报道记者表示， FLI技术不仅可以用于癌症和其它疾病的诊断，还可用于类器官培养与监测、药效评估及预后预测等领域。通过不断拓展应用领域，逐步开放核心技术解决方案，与伙伴共同打造FLI生态，飞秒研究中心将为行业带来新的突破。