相干拉曼成像技术助力肾透明细胞癌研究新突破

在癌症的世界里，脂质代谢紊乱就像一个隐藏的“幕后黑手”，推动着癌症的发展与恶化。肾透明细胞癌（ccRCC）作为肾癌中的“头号反派”，以细胞内脂质滴（LDs）中胆固醇酯（CE）的异常堆积为显著标志，然而其背后的分子机制和病理意义却一直是未解之谜。为了揭开ccRCC中CE积累的神秘面纱，旨在深入理解CE积累在ccRCC中的作用，并探寻潜在的治疗靶点，研究人员开启了这次科研之旅。

最新的相干拉曼成像技术（SRS）

近日，北京航空航天大学生物与医学工程学院、北京市生物医学工程高精尖创新中心医用光子学研究所、生物力学与力生物学教育部重点实验室岳蜀华教授和北京大学第一医院泌尿外科主任医师姚林合作在eBioMedicine上发表了题为“VHL Mutation Drives Human Clear Cell Renal Cell Carcinoma Progression Through PI3K/AKT-Dependent Cholesteryl Ester Accumulation”的研究论文，基于最新的相干拉曼成像技术（SRS），揭示了人肾透明细胞癌中抑癌基因VHL的突变和氧感知因子HIFα的激活导致生物标志物胆固醇酯在细胞脂滴内积累的生物学机制，并证实了胆固醇酯化作为治疗靶点的潜力。

图1 研究成果

在这项研究中，62位ccRCC患者参与，研究人员收集了他们的基本信息如年龄、性别、病理分级和分期。从北京大学第一医院获得的ccRCC组织和相邻正常组织在手术切除后10分钟内被速冻在液氮中，并制作成切片。其中，约20μm厚的切片用于无标记相干拉曼光谱显微镜分析，而约7μm厚的切片进行H&E染色以支持病理检查。剩余组织保存在-80°C。此外，研究还包括多种细胞系，如ccRCC细胞系（786-O、769-P、Caki-1、OSRC2、RCC4）、正常肾上皮HK2细胞系和胚胎肾293细胞系，为研究提供对比数据。 

图2 展示了ccRCC细胞系、正常人肾细胞系和从人类ccRCC组织中分离的原代癌细胞的相干拉曼成像技术（SRS）图像

对细胞内的脂质结构进行成像

在对ccRCC组织和细胞的研究中，相干拉曼成像技术通过精确调整激光频率至与C-H伸缩振动共振，成功地对细胞内的脂质结构进行成像。这使得细胞形态以及LD在细胞内的积累情况清晰可见，无需任何标记即可呈现出细胞内部脂质的分布状态。在对比ccRCC组织和正常组织时，它清晰地揭示了ccRCC组织中大量LD的积累，而正常组织中则呈现出不同的结构特征。正是借助这一技术，科研人员得以发现VHL突变可诱导CE积累，进而深入探究其背后涉及的HIFα及PI3K/AKT/mTOR/SREBPs等复杂通路的调控机制。

随后科研人员观察到抑制胆固醇酯化后，原代癌细胞内LD数量及CE水平的变化，从而证实了这一过程对ccRCC细胞特性的影响。在动物模型研究中，相干拉曼成像技术评估药物对肿瘤组织中脂质成分的作用，为药物疗效评估提供了直观依据。

以往在研究细胞内脂质时，传统的分析方法存在诸多缺陷。例如，使用亲脂性染料虽能可视化LD，但无法提供脂质成分信息；质谱和核磁共振光谱等方法虽可分析脂质成分，却缺失空间分布信息。而相干拉曼成像技术则实现了重大突破，在本次研究中解决了诸多关键问题，为深入理解ccRCC的发病机制、寻找潜在治疗靶点提供了强有力的技术支撑，引领科研人员在攻克ccRCC的道路上不断前行。

文献来源：

https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2024.105070