Name: Rilevamento e isolamento del cancro nelle biopsie prostatiche utilizzando listologia Raman stimolata e lintelligenza artificiale (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2025-06-10T12:20:00.000+00:00
Duration: 8 min 5 s
Description: Scopri un protocollo per il rilevamento del cancro alla prostata utilizzando l'istologia Raman stimolata e l'intelligenza artificiale. Questo metodo migliora il rapporto cancro-tessuto e supporta la biobanca per studi futuri.

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<ol><li>Siegel, R. L., Miller, K. D., Jemal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cancer+statistics%2C+2020%5BTitle%5D)+AND+%22CA+Cancer+J+Clin%22%5BJournal%5D)">Cancer statistics, 2020.</a> CA Cancer J Clin. 70 (1), 7-30 (2020).</li>
<li>Epstein, J. I., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+2014+International+Society+of+Urological+Pathology+%28ISUP%29+Consensus+Conference+on+Gleason+Grading+of+Prostatic+Carcinoma%3A+Definition+of+grading+patterns+and+proposal+for+a+new+grading+system%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Surg+Pathol%22%5BJournal%5D)">The 2014 International Society of Urological Pathology (ISUP) Consensus Conference on Gleason Grading of Prostatic Carcinoma: Definition of grading patterns and proposal for a new grading system.</a> Am J Surg Pathol. 40 (2), 244-252 (2016).</li>
<li>Freudiger, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+scattering+microscopy+with+a+robust+fibre+laser+source%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Photonics%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman scattering microscopy with a robust fibre laser source.</a> Nat Photonics. 8 (2), 153-159 (2014).</li>
<li>Freudiger, C. W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+biomedical+imaging+with+high+sensitivity+by+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Science%22%5BJournal%5D)">Label-free biomedical imaging with high sensitivity by stimulated Raman scattering microscopy.</a> Science. 322 (5909), 1857-1861 (2008).</li>
<li>Hu, F., Shi, L., Min, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+imaging+of+chemical+bonds+by+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Methods%22%5BJournal%5D)">Biological imaging of chemical bonds by stimulated Raman scattering microscopy.</a> Nat Methods. 16 (9), 830-842 (2019).</li>
<li>Cheng, Q., Miao, Y., Wild, J., Min, W., Yang, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Emerging+applications+of+stimulated+Raman+scattering+microscopy+in+materials+science%5BTitle%5D)+AND+%22Matter%22%5BJournal%5D)">Emerging applications of stimulated Raman scattering microscopy in materials science.</a> Matter. 4 (5), 1460-1483 (2021).</li>
<li>Orringer, D. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+intraoperative+histology+of+unprocessed+surgical+specimens+via+fibre-laser-based+stimulated+Raman+scattering+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Biomed+Eng%22%5BJournal%5D)">Rapid intraoperative histology of unprocessed surgical specimens via fibre-laser-based stimulated Raman scattering microscopy.</a> Nat Biomed Eng. 1, 0027(2017).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+histology%2C+a+novel+method+to+allow+for+rapid+pathologic+examination+of+unprocessed%2C+fresh+prostate+biopsies%5BTitle%5D)+AND+%22Prostate%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman histology, a novel method to allow for rapid pathologic examination of unprocessed, fresh prostate biopsies.</a> Prostate. 83 (11), 1060-1067 (2023).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+histology+interpretation+by+artificial+intelligence+provides+near-real-time+pathologic+feedback+for+unprocessed+prostate+biopsies%5BTitle%5D)+AND+%22J+Urol%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman histology interpretation by artificial intelligence provides near-real-time pathologic feedback for unprocessed prostate biopsies.</a> J Urol. 211 (3), 384-391 (2024).</li>
<li>Mannas, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Intraoperative+margin+assessment+with+near+real+time+pathology+during+partial+gland+ablation+of+prostate+cancer%3A+A+feasibility+study%5BTitle%5D)+AND+%22Urol+Oncol%22%5BJournal%5D)">Intraoperative margin assessment with near real time pathology during partial gland ablation of prostate cancer: A feasibility study.</a> Urol Oncol. 43 (1), 64.e19-64.e25 (2024).</li>
<li>Mannas, P. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((MP61-18+stimulated+Raman+histology%2C+a+novel+method+for+intraoperative+surgical+margin+assessments+during+robotic+assisted+laparoscopic+prostatectomy%5BTitle%5D)+AND+%22J+Urol%22%5BJournal%5D)">MP61-18 stimulated Raman histology, a novel method for intraoperative surgical margin assessments during robotic assisted laparoscopic prostatectomy.</a> J Urol. 209 (Supplement 4), (2023).</li>
<li>Hollon, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Artificial-intelligence-based+molecular+classification+of+diffuse+gliomas+using+rapid%2C+label-free+optical+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Med%22%5BJournal%5D)">Artificial-intelligence-based molecular classification of diffuse gliomas using rapid, label-free optical imaging.</a> Nat Med. 29 (4), 828-832 (2023).</li>
<li>Lee, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recent+advances+in+the+use+of+stimulated+Raman+scattering+in+histopathology%5BTitle%5D)+AND+%22Analyst%22%5BJournal%5D)">Recent advances in the use of stimulated Raman scattering in histopathology.</a> Analyst. 146 (3), 789-802 (2021).</li>
<li>Sarri, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vivo+organoid+growth+monitoring+by+stimulated+Raman+histology%5BTitle%5D)+AND+%22Npj+Imaging%22%5BJournal%5D)">In vivo organoid growth monitoring by stimulated Raman histology.</a> Npj Imaging. 2 (1), 18(2024).</li>
<li>Ao, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stimulated+Raman+scattering+microscopy+enables+Gleason+scoring+of+prostate+core+needle+biopsy+by+a+convolutional+neural+network%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Res%22%5BJournal%5D)">Stimulated Raman scattering microscopy enables Gleason scoring of prostate core needle biopsy by a convolutional neural network.</a> Cancer Res. 83 (4), 641-651 (2023).</li>
</ol>

<table><tbody><tr><td>Contenitore di azoto liquido da banco</td><td>Termo Scientifico</td><td>11-670-4B</td><td></td></tr><tr><td>Citotubo</td><td>Greiner Bio-One</td><td>126279</td><td></td></tr><tr><td>Dumont #5 Pinze fini</td><td>Strumenti per la scienza</td><td>11254-20</td><td></td></tr><tr><td>Vetrino per biopsia prostatica NIO</td><td>Invenio Imaging, Inc.</td><td>AT0013</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione RPMI</td><td>Thermo Fisher Scientifico</td><td>11875093</td><td></td></tr><tr><td>Soluzione salina</td><td>Baxter</td><td></td><td></td></tr><tr><td>SRH Imager (sistema di imaging laser NIO)</td><td>Invenio Imaging, Inc.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Lama chirurgica</td><td>Fisher Scientifico</td><td>501094395</td><td></td></tr></tbody></table>

rilevamento e isolamento del cancro nelle biopsie prostatiche utilizzando l'istologia raman stimolata e l'intelligenza artificiale

Detection and Isolation of Cancer in Prostate Biopsies Using Stimulated Raman Histology and Artificial Intelligence

L'applicazione della SRH integrata con l'intelligenza artificiale ha dimostrato la rapida rilevazione e caratterizzazione del cancro alla prostata all'interno di campioni bioptici in pochi minuti. La Figura 2A delinea la procedura di scansione in più fasi dell'imager SRH, in cui sono state eseguite tre scansioni distinte (scansione 1, scansione 2 e scansione 3) sul campione bioptico. Ogni scansione ha acquisito firme vibrazionali molecolari uniche corrispondenti al contenuto di lipidi, prote...

Rilevamento e isolamento del cancro nelle biopsie prostatiche utilizzando l'istologia Raman stimolata e l'intelligenza artificiale

Prostate cancer remains one of the most prevalent malignancies affecting men worldwide, making early detection and advancements in precision medicine ...

Il nostro obiettivo è integrare l'intelligenza artificiale e l'imaging SRH per rilevare il cancro alla prostata quasi in tempo reale, migliorando al contempo la selezione dei tessuti per l'analisi a valle e accelerando la diagnosi. Le immagini SRH vengono create e interpretate da modelli di intelligenza artificiale in pochi minuti, consentendo una diagnosi del cancro in tempo reale e senza marcatura durante interventi chirurgici e biopsie, riducendo la dipendenza dall'istologia tradizionale e preservando il tessuto per ulteriori analisi. L'SRH abbinato all'intelligenza artificiale e al deep learning consente l'imaging e la classificazione dei tessuti in tempo reale e senza marcature, accelerando la diagnostica del cancro, il processo decisionale chirurgico e la scoperta di biomarcatori senza l'elaborazione o la colorazione tradizionali. Garantire un contenuto tumorale sufficiente nelle biopsie per un'accurata profilazione genomica, oltre a migliorare l'allineamento SRH-AI con la patologia standard, rimane una sfida chiave nell'integrazione dell'SRH AI nella diagnosi di routine del cancro alla prostata. Stiamo affrontando la necessità di una diagnosi più rapida e accurata del cancro alla prostata e di una migliore qualità. Il nostro protocollo migliora la rilevazione dei tumori, aumenta il contenuto tumorale e preserva i tessuti per la caratterizzazione molecolare.[Narratore] Per iniziare, accendi l'imager SRH. Collegare una siringa da 50 millilitri riempita con acqua sterilizzata alla valvola della siringa situata sul lato sinistro dell'interfaccia dell'imager. Assicurarsi che la siringa sia inserita saldamente. Una volta caricato il sistema, utilizzare il monitor touchscreen per inserire il nome utente e la password, quindi toccare Accedi. Accetta la clausola di esclusione della responsabilità per riconoscere che lo studio è a scopo di ricerca se utilizzato al di fuori degli Stati Uniti o dell'Unione Europea. A questo punto, selezionare Crea nuovo studio dalle opzioni di visualizzazione. Dopo aver immesso le informazioni sul caso, salvare gli esempi con un nome file appropriato, ad esempio John Doe. In Posizione anatomica primaria, selezionare Prostata, solo per uso di ricerca. Per Analysis Module (Modulo di analisi), scegliere Prostate Cancer (Cancro alla prostata, solo uso di ricerca) per abilitare l'intelligenza artificiale integrata per il rilevamento del cancro alla prostata. Ora tocca Crea studio dopo aver inserito le informazioni sul caso. Quando richiesto, tocca Riconosci per confermare che i dati verranno utilizzati solo a scopo di ricerca. Riempire la camera del fluido con acqua sterilizzata come indicato. Tocca Avanti quando richiesto, quindi seleziona Acquisisci dalle opzioni visualizzate. A questo punto, premere Carica nuovo campione per visualizzare Prepare Specimen & Load NIO Slide (Carica nuovo campione) per visualizzare Prepare Specimen & Load NIO Slide. Recuperare il vetrino per biopsia prostatica. Utilizzando una pinza per tessuti con i denti, aprire il vetrino coprioggetti allegato e posizionare saldamente la biopsia prostatica dal terreno RPMI nella scanalatura del vetrino. Chiudere delicatamente il vetrino coprioggetti e fissare il campione. Aprire il supporto del carrello sull'interfaccia dell'imager SRH e inserire il vetrino preparato, assicurandosi che sia allineato correttamente. Impostare i parametri di imaging scegliendo Biopsia 1A per Nome campione, 0,4 millimetri su 18,3 millimetri di area di scansione solo per uso di ricerca. Chiudere il coperchio e toccare Avanti quando il sistema rileva la chiusura. Per la posizione di scansione, regolare manualmente la posizione di scansione utilizzando l'immagine sullo schermo. Quindi tocca Acquisisci immagine per procedere. Esamina i dettagli dell'esempio sullo schermo e conferma selezionando Procedi. Lascia che l'imager combini le sezioni per generare un'immagine SRH. Quindi applica la sovrapposizione dell'intelligenza artificiale facendo clic sull'icona maggiore di per evidenziare le regioni tumorali in rosso, le regioni non tumorali in verde e le regioni non diagnostiche in viola. Ora esamina il grafico a barre che mostra la percentuale di tessuti cancerosi, non cancerosi e non diagnostici. Fare clic sull'icona minore di per tornare all'immagine SRH originale senza la sovrapposizione dell'intelligenza artificiale. Utilizzare le funzioni di zoom avanti e indietro per esaminare in dettaglio l'immagine della biopsia. Quindi, utilizzare le icone di navigazione per esaminare l'immagine della biopsia. Dopo la scansione iniziale, utilizzare una pinza per tessuti con i denti per sollevare il vetrino coprioggetti e rimuovere delicatamente la biopsia dal vetrino. Trasferire la biopsia su un Telfa inumidito imbevuto di soluzione fisiologica per mantenere l'integrità dei tessuti. Con una lama chirurgica, taglia le regioni non tumorali in base alla sovrapposizione dell'intelligenza artificiale per migliorare il rapporto cancro-tessuto, in genere concentrandoti sulle estremità. Ripetere la scansione della biopsia tagliata. Regolare l'area e la posizione di scansione per confermare l'aumento del rapporto cancro/tessuto. Ora rimuovi la biopsia dal vetrino usando una pinza per tessuti e posizionala in un criotubo. Quindi congelare il criotubo in azoto liquido. Per esportare i dati dell'immagine, premere l'icona dell'aeroplano di carta per avviare l'esportazione dei dati dell'immagine. Tocca Seleziona posizione di esportazione e scegli USB, Completa, quindi seleziona il disco rigido esterno. Ora seleziona Intero studio per esportare tutte le serie di immagini SRH. Attendi il messaggio Esportazione in corso e tocca Conferma al termine. Per spegnere lo strumento, premere Esci e seguire le istruzioni di spegnimento sullo schermo. Selezionare Procedi senza quando viene richiesto di archiviare i dati, se già esportati. Smaltire il campione seguendo il protocollo di laboratorio. Quindi tocca Avanti. E utilizzare la siringa allegata per svuotare la camera del fluido. Tocca di nuovo Avanti, quindi seleziona Sì dalle opzioni di visualizzazione. Ora rimuovi e smaltisci la siringa. Quindi premere Shut Down per spegnere il microscopio SRH. Sono state eseguite tre scansioni distinte sul campione bioptico per generare un'immagine istologica Raman stimolata con pseudo ematossilina ed eosina. La sovrapposizione dell'intelligenza artificiale sull'immagine SRH ha differenziato le regioni tumorali, non tumorali e non diagnostiche utilizzando rispettivamente segmenti rosso, verde e viola. Dopo aver tagliato le aree non diagnostiche, le biopsie ri-scansionate hanno rivelato un aumento della percentuale di tumore dal 27% al 72%. Il rapporto cancro/tessuto è aumentato significativamente dopo il taglio, con la percentuale media di cancro che è passata dal 45% pre-taglio al 78% post-taglio in 46 biopsie. La scansione non ottimale a una profondità di 10 micrometri senza inchiostro ha comportato una minore nitidezza dell'immagine a causa di impostazioni errate dei parametri. L'imaging dei margini inchiostrati ha introdotto artefatti visivi, che si presentano come regioni scure o poco chiare a causa dell'interferenza con l'acquisizione del segnale laser.

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Retrovirus endogeni umani (HERV), che occupano l'8% del genoma umano, mantengono la capacità di codifica scarse, ma centinaia di migliaia di lunga ripetizioni terminali (litri). Un microarray Affymetrix personalizzato è stato progettato per identificare l'espressione individuale HERV locus ed è stato utilizzato su tessuti di carcinoma della prostata come un proof of concept per i futuri studi clinici.

Microarray identificazione dei singoli HERV Loci Expression: Domanda di Biomarker Discovery in Cancro alla prostata

L'immunoistochimica è una potente tecnica di laboratorio per valutare la localizzazione e l'espressione delle proteine all'interno dei tessuti. Gli attuali metodi semi-automatici per la quantificazione introducono soggettività e spesso creano risultati irriproducibili. In questo articolo, descriviamo i metodi per l'immunoistochimica multiplexata e la quantificazione oggettiva dell'espressione proteica e della co-localizzazione mediante imaging multispettrale.

La quantificazione di espressione della proteina e co-localizzazione Usando multiplex immunoistochimica di colorazione e multispettrale Imaging

Cancro ovarico forma metastasi durante la cavità peritoneale. Qui, presentiamo un protocollo per rendere e uso folato-recettore mirati a risonanza superficie-enhanced Raman scattering nanosonde che rivelano queste lesioni con formazione immagine di alta specificità via raziometrici. Le nanosonde sono amministrati intraperitonealmente ai topi vivi, e le immagini derivate correlano bene con l'istologia.

Risonanza di superficie-enhanced Raman Scattering Nanosonda Ratiometry per la rilevazione di cancro ovarico microscopico tramite ricevitore di folato di Targeting

Un protocollo per eseguire la biopsia mirata della prostata utilizzando un sistema di fusione di MRI-ultrasuono è presentato qui.

Uso della fusione di MRI-ultrasuono per raggiungere mirata biopsia della prostata

Questo metodo comporta l'utilizzo di dati diagnostici clinici per i pazienti affetti da cancro alla prostata al fine di guidare le procedure di campionamento, quando il tessuto biobancario a seguito della prostatectomia radicale. Questo supera i problemi con i metodi pubblicati in precedenza per quanto riguarda l'efficienza e la disponibilità di tessuti freschi per una più ampia gamma di applicazioni a valle.

Uso di dati magnetici e di biopsia per guidare le procedure di campionamento per il biobanking sul cancro alla prostata

La microscopia A dispersione Raman stimolata (SRS) è una tecnica di imaging potente, non distruttiva e priva di etichette. Un'applicazione emergente è l'istologia Raman stimolata, in cui l'imaging SRS a due colori nelle transizioni Raman proteiche e lipidiche viene utilizzato per generare immagini di pseudo-ematossilina ed eosina. Qui, dimostriamo un protocollo per l'imaging SRS a due colori in tempo reale per la diagnosi dei tessuti.

In tempo reale, a due colori stimolato Raman Scattering Imaging del cervello di topo per la diagnosi dei tessuti

Questo protocollo descrive un metodo per facilitare la raccolta di campioni da campioni di prostatectomia radicale. L'obiettivo è quello di mappare, caratterizzare e sezionare con micro-macro campioni di tessuto dai campioni in base a criteri anatomopatologici prima di conservarli in una biobanca.

Miglioramento dell'affidabilità della biobanca dei tumori alla prostata con una migliore tecnica di campionamento e caratterizzazione istologica

La biopsia prostatica è il metodo diagnostico gold standard per il cancro alla prostata. La biopsia prostatica guidata dalla fusione cognitiva, che combina l'ecografia transrettale con parametri di risonanza magnetica premisurati, migliora l'accuratezza della biopsia e aumenta il tasso di rilevamento del cancro alla prostata clinicamente significativo.

Una biopsia prostatica guidata dalla fusione cognitiva mediante risonanza magnetica multiparametrica ed ecografia transrettale

La gestione integrata delle immagini, l'intelligenza artificiale (AI) e i sistemi di refertazione hanno rivoluzionato la pratica della patologia diagnostica. In questo articolo, presentiamo FlexLIS, un sistema all'avanguardia che consente all'intelligenza artificiale di assistere i patologi nell'esecuzione di valutazioni di immagini istopatologiche e nella generazione di referti diagnostici.

Introduzione di un sistema integrato di gestione delle immagini di patologia, intelligenza artificiale e reportistica

Questo protocollo presenta un approccio multimodale che combina la spettroscopia Raman e la microscopia di fase tomografica per la fenotipizzazione senza marcatura e non invasiva di cellule viventi di carcinoma mammario umano. Include una pipeline di analisi facile da usare e priva di pregiudizi umani per un'analisi morfo-chimica rapida e quantitativa, fornendo informazioni molecolari e strutturali dettagliate con applicazioni nella ricerca sul cancro e nella biologia cellulare.

Un framework di imaging multimodale per far progredire la fenotipizzazione di cellule viventi di cancro al seno senza etichetta

Scopri un protocollo per il rilevamento del cancro alla prostata utilizzando l'istologia Raman stimolata e l'intelligenza artificiale. Questo metodo migliora il rapporto cancro-tessuto e supporta la biobanca per studi futuri.

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