临港实验室研究员殷宪振联合中国科学院上海药物研究所副研究员张小川、研究员张继稳，通过整合多模态成像技术，构建了首个亚微米分辨率的完整小鼠脑胶质瘤三维（3D）病理图谱，揭示了肿瘤微环境的血管网络、细胞构筑以及血脑屏障通透性等动态演变规律，为破解肿瘤异质性导致的药物递送失败难题提供了新工具。相关研究近日发表于《科学进展》。

肿瘤异质性是癌症治疗的主要挑战，脑胶质瘤是异质性显著的颅内恶性肿瘤，其独特的结构与增殖侵袭模式随病程呈现动态演化特征。阐明脑胶质瘤的病理结构，深化对其异质性的结构认识，对于开发脑胶质瘤治疗策略至关重要。然而，全脑尺度下脑胶质瘤组织异质性的高分辨解析十分有限。

研究团队构建了不同阶段小鼠脑胶质瘤的亚微米级高精度3D图谱，实现了全脑尺度肿瘤血管网络与细胞构筑的3D可视化，重点解析了肿瘤血管重塑病理特征、血脑屏障通透性动态变化及纳米粒子-肿瘤微环境交互关系。

研究结果显示，肿瘤侵袭性、血管网络结构和血管新生方式均呈现显著的时空异质性。早期肿瘤边界呈现模糊、粗糙的特征，晚期则演变为清晰、光滑的边界形态。在血管网络方面，肿瘤血管系统经历显著的病理重塑过程，表现为结构紊乱程度逐渐加剧、分支模式趋于无序、管腔直径异常增大以及微血管网络退化等特征。

纳米粒子在脑胶质瘤组织的3D分布规律。图片由研究团队提供

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研究团队进一步进行3D可视化重构，发现血脑屏障破坏呈“中心-边缘”梯度，大直径重塑血管成为纳米粒子穿透的“主入口”，而非以往认为的毛细血管，为优化纳米药物尺寸与靶向策略提供了精准坐标。

相关论文信息：http://doi.org/10.1126/sciadv.adw8330