肿瘤的细胞核形态分级方法技术

本发明专利技术涉及一种对肿瘤细胞的细胞核形态进行分级的方法。所述方法可以包括a)在包括多个纳米柱的阵列上培养肿瘤细胞；b)评估细胞核的变形模式，其中各向同性变形指示肿瘤细胞的低恶性，而线性或各向异性变形模式指示肿瘤细胞的高恶性。在另一个实施方案中，所述方法包括确定纳米柱诱导的变形轮廓，所述变形轮廓包括图像的多个感兴趣区域(ROI)中的取向角分布和每个ROI中的相干性。本发明专利技术还涉及一种基于评估在包括多个纳米柱的表面上培养的细胞样品的细胞核变形程度来预测受试者发生转移性癌症的可能性或预测肿瘤对抗癌药物的反应的方法。方法。方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】肿瘤的细胞核形态分级方法


[0001]本专利技术涉及癌症病理学和检测领域。特别地，本说明书教导了一种对肿瘤细胞的细胞核形态进行分级的方法。

技术介绍

[0002]肿瘤分级是癌症病理的重要评估指标，对癌症的诊断和治疗有重要影响。肿瘤分级评估肿瘤细胞迁移和侵袭引起癌症转移的可能性，即肿瘤恶性程度。准确的肿瘤分级支持早期肿瘤诊断和更好地监测癌症治疗的疗效和预后。然而，由于肿瘤发生的复杂机制，对肿瘤侵袭性进行分级极具挑战性，因为没有通用的基因或蛋白质来标记不同癌症类型和个体的恶性肿瘤进展。目前，肿瘤分级的临床实践涉及组织病理学诊断，病理学家主要依靠使用光学显微镜对患者的活检样品进行目视检查，以判断细胞和组织的形态异常。由于癌组织类型和患者个体之间的巨大差异，分级结果在很大程度上取决于病理学家的经验，因此具有很强的主观性。用于客观和定量的癌症分级的工具是高度需要的。
[0003]在目前的临床实践中，细胞核形态评估已成功用于评估肿瘤恶性程度，这是核分级(nuclear grading)的主要部分。在许多癌症中观察到细胞核形态的改变，细胞核形态的评估，即核分级，足以诊断和分级癌症，并预测预后。在肿瘤病理评估中，通常使用明场显微镜通过苏木精
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伊红(H&E)或巴氏染色活检标本来观察细胞核变化。在显微镜下，核的大小和形状是最直接测量的，因此，通常用作不同类型组织样品的定量参数，包括乳腺癌、膀胱癌、宫颈癌、结肠癌、肾癌、肝癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、前列腺癌、皮肤癌和甲状腺癌。虽然大小很容易测量，但个体癌细胞之间甚至不同癌症类型的正常细胞之间的巨大差异使得标准化具有挑战性。相比之下，核膜形态的异常，例如出现小泡、裂片(lobe)、内陷或裂隙(cleft)，是癌细胞的独特特征。研究人员发现，不规则褶皱和核周边内陷的存在与淋巴结转移显著相关。在人类嗜T淋巴细胞病毒I型感染引起的S'ezary病(皮肤T细胞淋巴瘤)或成人T细胞白血病/淋巴瘤中，细胞核呈花状。然而，由于改变的核膜结构在几何形状和位置方面的随机性，对这些不同的异常进行评估非常具有挑战性。目前的评估方法主要依赖于使用光学显微镜对患者的活检样品进行目视检查来对形态学改变进行分级。尽管已应用共聚焦显微镜和三维图像重建来提高捕获癌细胞核细微变化的准确性，但对单个细胞中具有不可再现性的核变形进行量化仍然是阻碍其标准化临床应用的瓶颈。
[0004]克服或改善至少一个上述问题，或至少提供一种有用的替代方案将是可取的。

技术实现思路

[0005]本文公开了一种对肿瘤细胞的形态进行分级的方法，所述方法包括：
[0006]a)在包括多个纳米柱的阵列上培养肿瘤细胞；和
[0007]b)评估细胞核的变形模式以提供肿瘤细胞的形态的指示。
[0008]本文公开了一种对肿瘤细胞样品进行分级的方法，包括：
[0009]a)获得在纳米柱阵列上捕获的样品的一个或多个细胞的图像；和
[0010]b)确定一个或多个细胞的纳米柱诱导的变形轮廓(deformation profile)。
[0011]本文公开了一种预测受试者肿瘤进展的方法，所述方法包括：
[0012]a)在包括多个纳米柱的表面上培养细胞样品；和
[0013]b)评估细胞样品的细胞核变形程度以提供受试者中肿瘤进展的指示。
[0014]在一个实施方案中，核变形的程度可指与参照物相比，细胞样品的细胞的核变形模式的变化。
[0015]本文公开了一种预测受试者发生转移性癌症的可能性的方法，所述方法包括：
[0016]a)在包括多个纳米柱的表面上培养细胞样品；和
[0017]b)评估细胞样品的细胞核变形程度以预测受试者发生转移性癌症的可能性。
[0018]本文公开了一种预测受试者中肿瘤对癌症药物的反应的方法，所述方法包括：
[0019]a)在包括多个纳米柱的表面上培养细胞样品；和
[0020]b)评估细胞样品的细胞核变形程度以预测受试者体内肿瘤对抗癌药物的反应。
[0021]附图简要说明
[0022]以下仅通过非限制性示例的方式参照附图描述本专利技术的实施方案，其中：
[0023]图1：基于纳米柱的核分级工作流程。a)纳米芯片的制备。b)癌细胞核变形的引导。c)荧光成像和图像分析，用于统计分析。
[0024]图2：纳米结构平台的制备。(a)纳米芯片的制备过程。(b)不同直径的纳米柱阵列的SEM显微照片。标尺：1μm。(c)具有不同间距的纳米柱阵列的SEM显微照片。标尺：1μm。
[0025]图3：纳米柱诱导的U2OS核膜在不同Z位的形态改变。
[0026]图4：一个实施例显示了在不同条件下表征纳米柱引导的亚核变形的量化矩阵。a)利用纳米柱表征癌细胞亚核不规则性的示意图。b
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d)不同处理下纳米柱引导的细胞亚核不规则性的形态学变化，包括(b)特征面积，(c)特征长度和(d)特征取向的变化。e)不同条件下核变形模式的分数分析(fraction analysis)。使用非配对t检验和Welch's校正比较两组的统计显著性，P值：**P<0.01；*P<0.05；ns>0.05。
[0027]图5：商业应用：许多核相关疾病的纳米结构引导的核异常定量。本专利技术既可用于固体活检，也可用于液体活检。通过表征纳米芯片上的核变形，它可以潜在地实现癌症分期的数字分类、癌症治疗监测以及抗转移药物筛选。
[0028]图6：纳米柱引导的亚核变形模式与癌症恶性程度相关。a)不同恶性程度的癌细胞中纳米柱引导的核形状变形产生的不同模式的示意图，b)纳米柱阵列的SEM。标尺：2μm。c)MCF
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7细胞和MDA
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MB
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231细胞在平面上的细胞核形态。标尺：5μm。d)纳米柱引导MCF
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7和MDA
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MB
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231细胞1小时内的核特征动力学。红点表示纳米柱位置。底行中的红色箭头指的是引导核沟的纳米柱。标尺：3μm。e)MDA
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MB
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231细胞和MCF
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7细胞中核形状不规则的取向和纳米柱引导的核特征。f)MDA
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MB
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231细胞与MCF
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7细胞中核形状不规则的取向分布和纳米柱引导的核特征的比较。g)MCF
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7细胞(N＝94个柱)和MDA
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MB
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231细胞(N＝44个柱)中纳米柱引导的核变形的各向异性测量。h)MCF
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7细胞(N＝39个细胞)和MDA
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MB
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231细胞(N＝24个细胞)的环变形和线变形的分数。环变形由c.c.<0.3定义，而环变形由c.c.>0.3定义。使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种对肿瘤细胞的形态进行分级的方法，所述方法包括：a)在包括多个纳米柱的阵列上培养肿瘤细胞；和b)评估细胞核的变形模式以提供肿瘤细胞的形态的指示。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述形态是细胞核形态。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述包括多个纳米柱的阵列能够在肿瘤细胞的细胞核中诱导纳米级变形模式。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述肿瘤是癌症。5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述形态提供肿瘤细胞恶性潜能的指示。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，各向同性变形模式指示肿瘤细胞的低恶性。7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，线性或各向异性变形模式指示肿瘤细胞的高恶性。8.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述纳米柱直径为约0.1微米至2微米。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中所述纳米柱的间距为约0.5微米至约8微米。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中所述纳米柱的高度为约0.5微米至约20微米。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中所述阵列涂覆有生物分子。12.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中步骤b)包括染色和通过显微镜观察细胞核。13.一种对肿瘤细胞样品进行分级的方法，包括：a)获得在纳米柱阵列上捕获的样品的一个或多个细胞的图像；和b)确定一个或多个细胞的纳米柱诱导的...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵文婷，曾勇鹏，阿宁达，
申请(专利权)人：南洋理工大学，
类型：发明
国别省市：