现代医学之父William Osler曾言:“病理乃医学之本。”临床医学水平的提升很大程度体现在病理水平的提升上,如何保证病理诊断的含金量,提高病理科的运营效率,满足对疾病更加精准诊断的需求,这是病理科始终在思考和解决的现实问题。
围绕高品质、高效率、便捷、精准几个关键词,病理诊断技术不断向前演进,经历了从细胞病理、组织病理、免疫组化病理、分子病理到下一代诊断病理学(next-generation diagnostic pathology)的演变。
目前,下一代诊断病理学已成新兴趋势,正在驱动病理诊断发生巨变,但业内对其还缺乏系统的认知,还有多个关键问题待解,比如下一代诊断病理学相较传统病理具有哪些特征?哪些技术及产品能够乘风而起?已经完成装机的多重荧光免疫组化产品如何成为下一代病理重要工作方法?故此,动脉网对下一代诊断病理学的核心特征、技术脉络等进行了盘点。
中国科学院院士卞修武教授在《中华病理学杂志》上,首次提出了“下一代诊断病理学”概念。
传统诊断病理学的形态分类难以指导靶向性小分子药物或免疫药物治疗、免疫细胞或干细胞生物治疗等新型治疗方案,更难于准确分析肿瘤细胞和间质的异质性与演进规律,对于直接影响疗效的肿瘤微环境缺乏诊断方案。下一代诊断病理学的提出正是为了满足临床越来越迫切的个体化治疗的需求。
与传统病理诊断相比,下一代诊断病理学能够对诊断和治疗发挥出更强的决定性作用,具有以下内涵和特征:一是整合式病理表型组智慧诊断,集临床症状和体征信息、临床检验和影像信息、病理形态与分子信息于一体,通过人工智能辅助诊断系统获得“病理表型组”整合式诊断;二是病理取材和制样的标准化、自动化和智慧化;三是基于分子影像高分辨与实时动态的功能可视化来实现原位的、无创的或微创的病理诊断;四是多中心疾病表型组资源共享。
多模态、整合式智慧病理辅助诊断场景工作流程图
下一代诊断病理学以实现“精准诊断”和“智慧医疗”为核心目标。基于这个核心目标,下一代诊断病理学的发展应该有“两条腿”支撑,一是组学和生物信息学技术,二是数字智慧化技术。
首先,空间组学可全面解码肿瘤微环境,是理解免疫治疗反应和临床结果的重点,随着空间组学技术加速应用于病理诊断,为下一代诊断病理学的发展提供了强大的助力。
近些年,病理组学技术工具箱不断扩大,空间病理学蓬勃发展,技术流派众多,包括多重荧光免疫组化、单细胞测序、多重免疫荧光等等。这些技术普遍具备多靶点检测、可检测组织细胞标志物的空间定位信息、需借助AI软件进行分析等特点,可满足空间病理诊断的需求。在技术特点、应用定位、发展成熟度等维度上,目前各个组学技术略有差异。
其次,全数字化智慧病理科也是下一代诊断病理学的发展方向。国务院发布的《“十四五”数字经济发展规划》指出,要加快建设智慧医院,推广远程医疗,病理科也因此乘上提质增效的东风,数字化、智慧化转型速度加快。
率先破局的下一代病理新技术
在下一代诊断病理学的广阔版图中,多重荧光免疫组化技术正以其独特优势崭露头角。作为免疫治疗反应预测和生存预后的重要工具,它解决了临床肿瘤微环境研究的多个难题。
特别是对于复杂的三级淋巴结构,多重荧光免疫组化能在一张组织切片上标记多种相关免疫细胞,直观表征其结构,同时可区分不同亚型和成熟度的三级淋巴结构,还可以定量评估三级淋巴结构的密度、位置等信息。这一技术的突破,不仅为肿瘤微环境研究提供了新视角,也预示着下一代诊断病理学的新方向。
定量染色、定量成像和定量分析
传统 H&E 和显色 IHC 染色等方法难以准确检测和量化三级淋巴结构,无法呈现肿瘤微环境中细胞相互作用的深度和广度。
多重荧光免疫组化技术的核心在于其“三定量”优势:定量染色确保每种免疫细胞都能被精确标记,定量成像使得复杂的细胞结构得以清晰展现,定量分析则通过数据软件对细胞密度、阳性面积等信息进行精准评估,最终通过定量数据量化不同肿瘤区域内免疫细胞的类型、功能定位、密度和位置等信息。
这种技术优势使得多重荧光免疫组化在肿瘤免疫治疗反应预测、预后评估等方面展现出巨大潜力,成为临床诊疗和科学研究的得力助手。目前,利用多重荧光免疫组化进行的肿瘤微环境课题已经发表了大量高分文章。
多重荧光免疫组化的临床落地引领者
在多重荧光免疫组化技术的临床落地方面,阔然生物已走在了行业前列。该公司以“临床可落地”为前提,攻克了成本、合规、自动化、产业链成熟度等难题,推出了完整的多重荧光免疫组化解决方案。
该方案的全线产品均取得了 IVD 认证,实现了从染色到扫描,再到结果出具的全流程自动化,所有图像信息均实现了数字化存储,检测结果可自动智能判读。同时,阔然生物还推出了 6 款成熟的肿瘤微环境检测产品,为临床诊疗提供了有力支持。
阔然生物多重荧光免疫组化解决方案
可以看出,目前中国在下一代诊断病理学布局上有显著进步,特别是多重荧光免疫组化技术,已处于国际领先水平。在多重荧光免疫组化的加持下,病理诊断将更快向下一代诊断病理学进发,让患者得到更加精准的个性化诊疗。
但这还远远不够,下一代诊断病理学仍旧存在多个空白。空间病理学方面,需要多种技术联合,发现更多标志物,但仅有多重荧光免疫组化临床进展较快,空间蛋白组、空间转录组、空间代谢组相关的多个细分技术尚未突破成本、技术稳定性、设备报证瓶颈,临床落地遥远。智慧病理方面,缺乏统一质控管理,免疫组化、分子检测、TCR 数据等数据整合形成的病理大数据建设还处于极早期,下一代诊断病理学还有大量难题需要攻克。
根据国内临床病理的需要,以及下一代诊断病理学的发展现状,动脉网认为,两类企业会更具竞争力——布局更具临床可及性技术的企业,以及整合式发展的企业。
首先,临床可及性更强的下一代诊断病理学技术,目前当属多重荧光免疫组化。在多重荧光免疫组化应用上,将有大量成果爆发。这主要得益于阔然生物开发了Kreep™多标免疫荧光试剂盒、Krast®全自动多功能免疫组化染色机、KR-HT5®高通量荧光数字病理扫描仪,形成了集染色、成像、分析的一体化解决方案,可为临床免疫微环境研究提供完整的产品服务,已经推动多重荧光免疫组化在临床落地上取得实际进展。
近期,阔然生物的KR-HT5®高通量荧光数字病理扫描仪和Krast®全自动免疫组化染色机成功在复旦大学附属肿瘤医院装机。此外,在中国肿瘤标志物学术大会上,阔然生物申报的CD8/PD-L1/CD20/CD23/细胞角蛋白(广谱)抗体检测试剂盒(多重荧光免疫组织化学法)荣获“2023 年度肿瘤标志物创新技术”一等奖,KR-HT5®高通量荧光数字病理扫描仪也荣获2023年度“创之星”杯中国体外诊断优秀创新产品金奖。
其次是业务整合。下一代诊断病理学的核心方向是“多模态、整合式智慧病理辅助诊断”,在这一理念的驱动下,产业融合会进一步加速,各个细分板块的边界会逐渐模糊,企业会加快延伸产业链、拓展业务布局。美国独立医学实验室龙头Quest近期宣布收购PathAI部分资产,入局AI病理就是产业融合的体现。
在这方面,阔然生物涉足了多重荧光免疫组化、分子病理、数字智慧病理多块业务,覆盖了下一代诊断病理学“精准诊断”和“智慧医疗”两大核心目标。其中,公司的多重荧光免疫组化技术结合分子病理,可形成从基因到蛋白、表型的整合式诊疗方案,公司的国产智慧数字病理仪器,可以获取高质量图像,让检测更快速、准确。
从总体上来看,当前病理行业的技术产品尚无法满足下一代诊断病理学在多组学、跨尺度和多维度整合诊断等方面的更高要求,这一现状为市场格局的重塑提供了丰富的机会。
近几年,病理科将迎来技术革新的加速期,加快引进一系列成熟的空间组学技术,增强生物信息分析的技术力量。同时,医院层面将积极协调病理科、信息科等临床和医技科室,共同构建下一代病理科。在学会层面,也将加快推动相关行业标准的建设和完善。据悉,国内有多家大型三甲医院正在建设下一代病理科,在2-3年内,将有多个标志性成果密集诞生。