综述：活体显微镜对癌症研究的贡献：从临床前到人类研究

　　本综述系统阐述了活体显微镜（IVM）技术在癌症研究中的突破性应用，涵盖从临床前模型到人类研究的转化历程。文章重点介绍了IVM在实时可视化肿瘤微血管结构、细胞动态行为（如免疫细胞-血管相互作用、肿瘤转移过程）以及治疗响应监测（如抗血管生成治疗、免疫检查点阻断）中的核心价值，并展望其作为临床诊断工具和疗效预测指标的潜力。

　　

活体显微镜：窥探癌症动态世界的窗口

活体显微镜（Intravital Microscopy, IVM）作为一种革命性的成像技术，能够在不依赖组织固定的前提下，对活体组织中的微观结构进行动态、实时可视化。近年来，随着荧光标记、多光子成像和可植入式成像窗等技术的突破，IVM已从临床前研究成功迈向人类应用，为癌症生物学和临床治疗提供了前所未有的洞察力。

肿瘤微血管的核心作用

肿瘤血管系统在肿瘤生物学和癌症治疗中扮演着双重角色：一方面为肿瘤提供氧气和营养，另一方面作为肿瘤微环境（TME）中的细胞交互枢纽，调控免疫细胞浸润、肿瘤细胞转移和药物递送效率。与正常血管的高度有序结构不同，肿瘤血管通常呈现紊乱、迂曲的形态，伴有内皮连接缺陷和血流异常。这种“渗漏性”血管会导致血流剪切力变化和缺氧微环境，直接影响治疗效果。值得注意的是，抗血管生成药物（如贝伐珠单抗）可诱导血管“正常化”，改善药物输送效率——这一过程具有显著的时空依赖性，而IVM正是捕捉此类动态过程的理想工具。

IVM技术演进与人类应用挑战

IVM技术最初通过透射光成像揭示血液流动现象，随后融合了荧光探针、共聚焦和多光子显微镜等现代成像模态。在动物模型中，IVM通过可植入成像窗实现了对肿瘤生长、转移和免疫相互作用的长期观测。然而，人类应用面临更高要求：植入式设备需避免干扰手术操作，荧光探针需符合临床安全标准，且成像系统需在手术室中稳定运行。近年来，这些障碍被逐步攻克，首个人类IVM研究在黑色素瘤患者中成功实施。

临床早期应用为人类IVM铺平了道路：例如荧光内镜显微技术用于巴雷特食管的诊断，共聚焦激光显微镜在胃肠镜检查中实现实时息肉分类，以及探针式共聚焦内镜用于泌尿系统病变表征。目前人类IVM主要集中于疾病诊断和血管特征分析，但其动态成像能力远超传统病理学静态检测的局限。

动物模型中的IVM洞察

在临床前研究中，IVM揭示了多个关键生物学过程：

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  缺氧检测：在胰腺癌模型中，利用缺氧响应元件驱动的荧光报告系统，IVM揭示了缺氧程度与血管密度的负相关关系；

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  转移过程可视化：通过结合人类alu PCR检测和实时成像，研究发现CD151蛋白通过调控肿瘤细胞 intravasation（内渗）促进转移；

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  肿瘤-宿主相互作用：双光子IVM发现TIE2^high/VEGFA⁺ 巨噬细胞通过瞬时破坏内皮连接促进肿瘤细胞 intravasation，这一过程发生在称为“转移微环境（TMEM）”的特定位点；

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  治疗响应机制：IVM动态展示了化疗药物（如多柔比星、顺铂）引起的细胞凋亡、坏死和增殖变化，以及放疗后血管通透性增加和巨噬细胞介导的药物输送增强现象。此外，在抗血管治疗研究中，CX3CR1^high 单核细胞被招募至肿瘤部位介导耐药性，而免疫检查点阻断（ICB）治疗则通过肿瘤相关高内皮微静脉（TA-HEVs）促进淋巴细胞外渗。

人类肿瘤微血管的IVM探索

人类IVM（HIVM）主要使用两种FDA批准的荧光染料：小分子荧光素（332 g/mol）和较大分子的吲哚菁绿（ICG, 775 g/mol），其药代动力学特性与常用化疗药物（如奥沙利铂、多柔比星）相似，可作为药物分布的替代指标。

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  黑色素瘤：首次HIVM研究显示约49%的肿瘤血管无血流功能，且血管直径更大、壁剪切力更低，这一发现超越了传统病理学的认知局限；

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  脑癌：在胶质母细胞瘤中，IVM观察到非功能区血管占比高达50%，功能血管的直径和血流速度显著低于非肿瘤区域。值得注意的是，即使在不含钆泄漏的MRI区域仍存在血脑屏障（BBB）破坏现象，提示IVM可作为BBB功能的实时监测工具；

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  胃肠道与妇科肿瘤：早期内镜IVM技术已用于巴雷特食管和胃癌的实时诊断，准确率超过95%。在卵巢癌研究中，IVM发现化疗响应者的肿瘤功能血管密度更高、非功能血管更少，且血管特征与生存期显著相关；

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  腹膜转移瘤与肉瘤： across不同肿瘤类型的腹膜转移灶均显示血管功能异常，而肉瘤则呈现独特的非功能血管直径增大现象，表明肿瘤类型特异性血管表型存在。

挑战与未来视角

尽管HIVM设备成本高昂（5万-8万美元）且仍处于探索阶段，但其在临床诊断和治疗监测中的潜力日益凸显。未来发展方向包括开发便携式临床成像设备、拓展适用于浅表肿瘤（如炎症性乳腺癌）的无创成像方案，以及通过大型临床试验验证其作为血管正常化和治疗响应预测标志物的价值。

随着人类IVM研究数量的快速增长，这项技术有望成为连接基础研究发现与临床应用的桥梁，为癌症的精准诊疗提供动态、实时的生物学依据。