Vectra Polaris全景定量病理成像：一目了然、明察秋毫
——新品发布会Polaris特点介绍
分析测试百科网讯 2017年9月15日，在PerkinElmer举办全‘析’未来 珀金埃尔默新品发布会的报告中，珀金埃尔默公司DAS事业部中国区定量病理产品线经理焦磊博士为在场听众详解了Vectra Polaris全自动定量病理成像系统的特点和重要作用。首先，焦磊表示，“一目了然、明察秋毫”是Polaris的重要特征。
Vectra Polaris全自动定量病理成像系统
珀金埃尔默公司探索与分析解决方案（DAS）事业部中国区定量病理产品线经理焦磊
Polaris归属于组织成像技术领域，珀金埃尔默对该领域的关注源于肿瘤免疫市场的兴起。2013年，《自然》杂志将肿瘤免疫列为全年十大科研突破之首，肿瘤免疫正在掀起人类抗击肿瘤的一个新高潮。如果说我们抗击肿瘤是一场战争，那么观察的一张小小的玻片就是人体免疫系统同癌细胞直接战斗的一个战场。要想赢得战斗的胜利，首先必须要对战场情况了如指掌。但是说实话，了解肿瘤组织的微环境不是易事。在显微镜下观察到的各种细胞，可将它们类比为在战场上作战的不同兵种，包括肿瘤细胞和人体免疫细胞。当前，科学家们常用遗传学或流式细胞仪的方法，通过生物学的标记把它们区分开来。而组织的形态可被类比为战斗的地形。科学家们通过HE染色或者DAD染色的方式呈现“地形”。而若要了解战斗全貌，必须要把两者结合起来。
2013年，《自然》杂志将肿瘤免疫列为全年十大科研突破之首
传统上为了解全貌，可用连续切片的方式。相当于把作战的地形（组织的形态）复制几份，然后在每个地形上把每个兵种（各种细胞）标注出来，然后并排展示，比如将乳腺癌H2、PR、ER、+67这“四种兵种”并排展示。珀金埃尔默提供了一种新方式：把所有的信息复染到一张片子上，也就是现在大家看到的右侧的这张彩色的图片；然后通过Polaris光谱成像设备，把这些信息重新解读出来，然后再逐一呈现，即在一张画面上呈现全部“地形”和“兵种”。配合专业的定量病理软件，对其进行定量的描绘。我们把Vectra Polaris称之为组织微环境景观分析的方案。
看清样本
这种多标记免疫荧光染色的呈现方式，可被称之为组织形态学研究方法的一场重要革命。为什么是珀金埃尔默来启动这场革命？因其解决了三大关键问题：第一个是多色免疫荧光标记，第二个是多光谱的成像，第三个是强大的软件分析。
我逐一给大家做简要的介绍。图示为多色免疫荧光编辑染出的图像，这是一个乳腺癌的组织，一个七色标记的图像。传统的方法我们为什么做不到七色，因为在传统方法中会遇到一个关键的问题，叫做抗体种属来源的冲突。但是这在幅画面上，大家看右下角，我们使用了四种鼠源、两种兔源的不同抗体。珀金埃尔默为什么能够解决这个问题？其实用到了珀金埃尔默的老牌产品——TSA信号放大标记法，它是非常经典的标记方法，是指在HRP酶的作用下，特殊的染料和所连接的蛋白以共价键结合；再使用微波洗脱的方法，在每一轮的染色结束把上一轮的抗体洗掉。在每一次染色时都是单色标记，循环染色后形成了多标记，解决了抗体冲突问题。先进行TSA的抗原直标，然后微波洗脱抗体，再进行单标的循环染色，这就是珀金埃尔默多色标记的秘密。
Opal 试剂盒是在 TSA 基础上开发的一套多标记复染方案，允许在同一样本中使用相同种属来源的不同一抗，以顺次单染的方式将各色标记的酪胺共价结合到目标抗原上（抗原直标），随后通过微波加热去除抗体（抗体没了但信号仍留在抗原上）。清除上一轮抗体后即可使用新的抗体继续染色，无需担心交叉反应（2014 Method）。
当把信号全部标记到样本上之后，需对其进行成像检测。可见光的范围很窄只有420-720纳米，对于一张多标记的片子进行多色成像将面临很大问题，首先是自发荧光干扰，其次是信号之间的串色。珀金埃尔默为了解决这个问题提出了光谱成像技术，到目前为止有三款产品，Polaris就是最新一代的产品。
光谱可以带给我们三大好处：首先可以扣除自发荧光，这张原始图像扣掉自发荧光后信噪比大幅提升。其次是，光谱记录的图像可进行明场和荧光显示效果的自由互换，强化展示能力。第三是，借助光谱运算可进行多色拆分信号的解读。
看透样本
记录信号后，可以说把样本看清楚了；但是还没有看透，要想看透的话，你需要对它进行一个定量的描述。
左边这是大家传统上通过病理医师肉眼的观察来进行主观的记录和解读，其主观性非常强。而现在我们通过这种机器自学习的算法，可将主观的看图经验转换成标准的计算机语言，让机器自己去学会怎样识别肿瘤，识别不同的组织类型，去找到细胞，数出来里面的阳性细胞的比例，或对整个片子进行评分。这些都可以自动化批量完成。
因此，多标记成像、组织识别、细胞识别以及表型识别，这是一场革命，这将是组织形态学分析未来发展的一大趋势。
珀金埃尔默已经发布过两款产品，那么今日主角Polaris的提升是什么？我们用两个词：新的视角，新的发现。Polaris实现了视角的穿越，将两种科研工作的观察视角完美融合在一起，可暂且称之为“鹰眼”视角，大家可以想象成电子地图，可以随意缩放，可以选择感兴趣的区域把它放大10倍或20倍，然后找到最关键的目标区域，在这个关键目标区域可直接切换为光谱模式（可称其为细胞视角），通过光谱拆分，把每一种信号呈现出来，逐一显示。或者说我们也可以把其中一个单独挑出来，然后用软件进行定量分析。或者把两个通道放在一起，看一下其中共定位的比例，这就是它现在能够做到的东西。
大家可以想象一下，现在用百度地图去搜一家餐馆，搜到某家餐馆之后点开，能看到餐厅内部环境的信息、客户的点评、甚至菜单菜价，这就是视角切换带来的便利。大家可以类比一下就可知道Polaris系统的效果。
Polaris还有很多亮点，它提供了最专业的荧光成像解决方案，通过高精度的硬件，内置以及外壳、防震阻尼，共同提供了一个稳定的环境，可实现高清晰的图像的拼接。最后很重要的一点，它是一款高通量的80片的无人值守的光谱照相机。
总结来看，Polaris能帮我们做什么？
首先是拍一张漂亮的图像，十倍、二十倍、或四十倍。在各个领域利用多色标记和光谱成像技术，已经涌现大量的数据。很荣幸大家今天看到的神经这幅图，就是出自我们在座的军科院的周文霞教授课题组，而作者就是我们的刘港博士，今天也在场，非常感谢。
其次是做更重要的定量分析，通过刚才的分析，可以实现某一信号强度的定量，或者通过简单的圈选训练，可以获知该胰腺在这个胰岛上所占比例为4.75%；或者说很轻松地标记阳性，该画面中一共有1406个细胞，其中414个是阳性，强阳性的一共有43个。这都是过去我们凭肉眼观察无法做到的。
最最重要的是全景分析，即将一系列的技术整合在一起，多色标记、光谱信号拆分、组织识别、细胞识别、细胞类型鉴别，可把肿瘤之外的基质区域的细胞单独呈现出来给出统计结果，体现一张小玻片上“战场”的各种详情。
组织成像的三个层次需求
看懂样本
到目前为止，我们已经把这个组织的样本看清、看透，但是不见得看懂。如果你想真的看懂的话必须要借助工具。因为已获得的数据可能是几百行乘以几百行的一个超大excel表格，解读这个表格可使用Spotfire平台，可以很好地帮你把刚才的数据用散点图、柱状图的形式呈现出来，你还可以进行二次加工，找到其中的规律。至此才算是真的把这张玻片给读懂了。
最后列举几组数字，来印证为什么说Polaris是革命的，革命到底产生多大的影响。我们现在已经提供了七色方案，目前在肿瘤领域90%的全球最顶尖的科研实验室已经在使用这套方案，Opal的这项多标记的染色已经应用在人、鼠、哺乳动物等不同物种模型上，最重要的一点是：借助这套方案，可大大提升肿瘤免疫领域的发现效率。
口说无凭，我们看一下文献。在2016年，同一年两篇顶级的英格兰杂志（SCI引用因子：72）都使用了这项技术。今年，我们国内的用户在《CELL》上用该技术发表文章，更是把成像的结果作为杂志某期的封面发布了出来。这也是今年在《Nature Communications》上发表的文章。同样的多标记、表型识别，但它多了一张图，代表精确地计算该肿瘤细胞周围有多少免疫细胞。再通俗地讲，不仅是了解战地战斗的全貌，还可以精确到肉搏战，每一个免疫细胞跟每一个肿瘤细胞的关系，这是当前全球最最前沿的。
总结来看，珀金埃尔默提供的不只是一个设备，而是一套整体的解决方案，通过光谱成像可以看清多色混杂的信号；通过Polaris可以完成多视角的切换；通过inForm可以看透样本、实现定量的统计；通过Spotfire可以读懂定量统计的结果。所以一目了然即鹰眼的视图，明察秋毫就是细胞表型的视图。
最后用一句广告语来结束我的介绍，“工欲善其事，必先利其器”。希望可以早日能够在这个平台上为各位专家提供服务。谢谢大家！
人物简介
焦磊博士
珀金埃尔默公司探索与分析解决方案（DAS）事业部中国区定量病理产品线经理；焦磊博士毕业于中国可科学院微生物研究所。2008年加入珀金埃尔默公司以来，一直专注于显微成像系统的技术应用和市场开拓工作，在细胞和组织成像研究领域有十年的经验积累。
400-6699-117 转 5858
