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张宏教授 | 透明病理:迈向精准医学的中国新理论

2022-08-02 09:32     来源:中华核医学分会     PET/CT磁共振成像

近日,2022 CB Insights 未来健康论坛暨数字医疗 150 企业峰会在杭州未来科技城成功举办。本次会议由杭州市余杭区人民政府指导,杭州未来科技城(海创园)管委会联合 CB Insights 中国和《麻省理工科技评论》中国共同举办,DeepTech 和云樾科技承办。

目前,随着一些新兴技术的出现,让医疗不断焕发出新的活力。特别是数字化技术的发展,让医疗健康逐渐向数字健康、数字医疗转型。

会上,针对“中国医疗科技的未来发展”议题,浙江大学生物医学工程与仪器科学学院院长张宏,分享了如何面对未来健康及目前生物医药领域里的一个新理论——透明病理。

张宏提到,人类的历史一直是与疾病不断抗争的历史。在中国,传统上,通过望、闻、问、切来了解和认识疾病。随着人体解剖的实践,推动现代医学划时代发展,形成了对病理的深入认识。

另外,除了用人眼,光学显微镜的出现让我们对动物细胞、植物细胞有了更进一步了解,随之形成的经典细胞学说也对病理发展奠定了一定基础。

如今的一些新兴技术,大数据、AI 等都在不断推进包括病理学在内的医学各领域发展。在数字病理方面,现在能使用玻片技术的方式将传统的信息数字化,并通过玻片管理技术将其进行有效储存、分析,从而和全世界各地的医学家们来进行分享、协作。

病理是认识疾病的一个金标准。

张宏表示,病理学有几大特点:精确、微观、高通量,并由此形成了现在新一代的病理学评估体系。

科学技术的进步使我们对疾病的认识越来越精确。目前病理学的研究已经从单纯的细胞水平发展到现在的单细胞基因分子水平。

如今很多医院,主要的工作之一就是解决精准医学面临的一些瓶颈和问题。比如一些先进算法和病理的结合,极大提高了临床上对病理学的实践、认识。

随着分子化、数字化的进步,病理学也在不断前进,从组织水平到蛋白水平,再到基因水平。另外,多维度分析方法的进步,也不断地推动病理学发展。

但病理学在人类重大疾病诊断方面仍面临重大挑战,比如说要诊断某个病灶,首先得从人体取出病理组织,而这本身对人体是有创伤的。

比如,肿瘤组织是有异质性的,每个病灶组织病理特征可能都不一样。这就是临床上病理精确诊断的一个重大挑战。那么,未来怎么解决这个问题?

对于此,张宏表示,第一,未来一定是无创的,追求的是舒适医学、舒适医疗。

第二,不仅能够观察到病灶的局部,还能看到不同时间的全身的病理和生理状态,即是时空动态的。

第三,未来病理学是多尺度的,不仅是传统病理局部的样本,可能人体的整体都需要通过多尺度的病理方式来加以全面呈现。因为,只有这样才能够实现现在所说的精准医学、精准医疗,包括未来医学。

疾病发生发展是一个漫长的过程,如果我们的结构已经发生了明显的变化,那一定是中晚期了。

而正电子发射型计算机断层显像(PET,Positron Emission Computed Tomography)可以在疾病发生发展的最早期,捕捉体内发生的一些生化学的微小变化,从而实现对疾病的早期探查。

影像学上的进步,从 X 射线到电子计算机断层扫描(CT,Computed Tomography),再从核磁共振成像(NMRI,Nuclear Magnetic Resonance Imaging)到 PET,帮助我们从简单看到人体内部的结构,到进一步看清楚软组织(包括脑部组织)的一些细微结构和生化学信息。

所以说科技的进步使影像医学不断发展,进而推动病理学的进步。

张宏提到,他目前主要从事 PET 方面的工作。这是目前国际上医学影像最前沿的一种,也是最先进的一种影像方法。PET 能够通过宏观尺度、介观尺度以及未来进一步的微观尺度的影像,把人体的病理、生理可视化。

以前在显微镜下才能够观察的东西,可以通过 PET 分子影像进行肿瘤系统、神经系统、心血管系统等疾病的精准评估,几乎覆盖人类所有重大疾病。具体拿肿瘤系统疾病来说,PET 可以看到很多肿瘤的能量异常、增殖信号、逃避免疫增殖,包括它的炎症反应、浸润转移、血管生成、基因组变化等,并通过无创影像的方式精准呈现。

值得一提的是,通过一个多模态的影像方式,即将 PET 和 MRI、CT 等相结合,可以更好、更精准地提高其灵敏性、特异性、准确性及分辨率,从而实现在重大疾病方面需要知道的基因、转录、蛋白、细胞、器官的功能变化。

张宏表示,基于长期的临床实践,2021 年,他们团队在传统病理的基础上,提出了透明病理这样一个理论。

该理论是一种基于分子影像的病理学,它主要基于分子影像特有的分子识别和分子示踪优势,通过多维度分子影像与病理学的紧密融合,能够将机体的无论是细胞、组织、器官、系统,还是整体的病理生理过程完全可视化,来进行“透明化”。

透明病理理论也得到了国际上的高度关注。美国科学院院士、德国科学院院士等专家联名写了一个专题评述,重点评价了该理论的内涵。

专题评述认为,透明病理理论是多年科研和临床实践的总结,不仅高度概括了分子影像与病理的内在联系,更是迈向精准医学的重要一步。《中国科学报》也进行了跟进报道。

同时,2021 年 5 月,在上海举办的全国中华神经外科年会上,中国科学院院士、神经外科医学家赵继宗也对透明病理理论进行了详细解读。

赵继宗院士认为,生物医学影像的跨越,从结构、功能的水平到了现在的分子水平。最近提出的透明病理把现代的影像和现代的病理融合在一起,也就是说在术前,根据病理就可以诊断肿瘤的性质,判断出肿瘤的归转。

透明病理通过无创的方式能够呈现我们机体的正常的生理,包括疾病状态的生物特征。现在通过这样一种理论体系和技术平台,可以很好地将人类和重大疾病相关的各种生物特征的全貌进行可视化。

透明病理能够通过更加科学、精准和系统的方式来加以呈现,为精准医学提供重要支撑。

除了在肿瘤等疾病各个方面生物特征的应用,通过透明病理方式可以在很多疾病的精准诊断方面实现影像的病理学评估。

比如乳腺癌是女性主要发病的肿瘤之一。它非常复杂,有很多病理特征和类型。而通过透明病理的方法,通过影像就可以借助分子影像探针,能精准判断其病理类型。

还有,通过对雌激素特异显像,一旦发现有 PET 显像高信号的地方,既可以判断出患者的病理特征。因为所应用的分子影像探针是特异的,它是专门显示雌激素受体所在的部位,所以通过影像就可以直接判断出乳腺癌的病理特征。

透明病理是中国科学家提出的理论。针对未来健康这样一个使命或者未来这样一个场景,透明病理可以很好地应对各种未来医学面临的问题和挑战。比如说借助它,我们可以通过分子影像来无创、多维、特异地融合体内的各种分子病理生理的特征。

基于这样一种无创系统的呈现,能够从整体、从系统、从生理和病理来观察人体,不仅是疾病和亚健康状态,还包括正常生理状态。

随着透明病理体系的建立,未来的医疗模式应该可以得到更进一步的提升,包括精准医学、个体医学、预防医学,甚至延伸到未来的抗衰老、延长寿命等方面,这些都可以通过透明病理理论及体系的提出、建立,极大推进未来医学的发展。

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