实体瘤是高度异质的，并且将表现出非常不同的特定细胞类型的分布，例如免疫系统巨噬细胞 - 其参与肿瘤微环境中的肿瘤进展。德国科学家现已开发出一种技术，结合了一种光声成像和无害的光合紫色红细菌，可直观地显示实验小鼠乳腺肿瘤中这些肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的存在。

慕尼黑Helmholtz Zentrum，慕尼黑技术大学Juelich研究中心和杜塞尔多夫海因里希海涅大学的研究人员表示，他们的方法最终可以利用细菌检测肿瘤，识别增加的巨噬细胞活动，并监测反应免疫疗法。最终，该技术可以帮助开发更好，个性化的抗癌治疗策略。

“我们能够证明，对人类无害的红细菌属细菌适合作为巨噬细胞存在和活动的间接标记，”生物研究所细胞工程组负责人Andre C. Stiel博士说。和医学影像(IBMI)，HelmholtzZentrumMünchen。

肿瘤表现出非常空间异质的形态学，生理学和免疫学，包括不同细胞类型的亚群，例如巨噬细胞。虽然巨噬细胞对于健康的免疫系统的功能是必不可少的，但它们也可以引发肿瘤组织的炎症，这可以导致进一步的疾病进展。作者解释说，这种肿瘤异质性使我们对肿瘤进展的理解变得复杂，并且是对治疗决策的挑战。目前的显微镜和基于放射学的成像方法对于研究肿瘤异质性并不理想，因为它们具有有限的视野和穿透深度，或者因为它们提供有限的空间分辨率，或者太昂贵。

他们转而采用多光谱光声(OA)断层扫描(MSOT)，这是一种将光学对比度与超声分辨率相结合的成像技术，可实现超出当前显微镜方法穿透深度的高分辨率，实时体内成像。“因此，它正在成为癌症研究中一种特别有趣的替代成像方法，”研究人员评论道。然而，该技术的一个缺点是当使用没有标签时，MSOT只能突出有限数量的肿瘤特征。

已经测试了几种标记方法来扩展光声容量，但是研究人员转向了一种新的标记方法，该方法利用了红细菌属的光合细菌，红细菌是一种生活在停滞和流动的水中的无害生物，它产生不同的色素来进行光合作用。这些色素中的一种是细菌叶绿素a(Bchl a)，其可以与MSOT一起用于定位实体瘤。然而，正如作者所述，迄今为止，“......没有研究尝试使用细菌进行病理生理过程的体内监测。”

根据HelmholtzZentrumMünchen的说法，在MSOT扫描期间，光最初会被转换为声音，然后转换为视觉信息。弱的脉动激光束被引导到身体上感兴趣的部位，这使得细胞和分子最小程度地加热并且以类似的最小振动响应，这产生声信号。这些信号由传感器检测，并转换为图像。确切地说，单个细胞和分子如何响应激光取决于它们的光学性质，以及报道的关于红细菌色素性质的研究。

科学家们将MSOT与紫色Rhodobacter生物的使用相结合，对活体小鼠肿瘤环境中的巨噬细胞进行成像。巨噬细胞吞噬细菌作为其自然清除的一部分，其作用是改变细菌的环境，因此它们吸收电磁辐射，这反过来改变了光声信号，然后可以检测到。“这些特性可以用于，例如，在肿瘤的情况下，报告巨噬细胞在肿瘤微环境中的可及性，”作者评论道。“值得注意的是，我们发现光谱模式的可再现(n = 3)时空变化取决于应变，肿瘤模型和注射后不同时间肿瘤内的定位。”

他们声称他们的结果清楚地将光谱特征的变化与组织不同区域的巨噬细胞活动联系起来，“这对于理解肿瘤微环境以及巨噬细胞的空间和时间上不同的可塑性，活性和整体功能有重要贡献......因此，目前的工作为应用OA成像和Rhodobacter菌株作为记者研究巨噬细胞在临床前癌症研究中的病理生理作用提供了一个起点，并有助于制定细菌肿瘤治疗策略。

“在进一步的步骤中，这些细菌将为非侵入性技术提供新的方法，从而为创新的诊断和治疗程序开辟全新的可能性，”杜塞尔多夫海因里希海涅大学细菌光生物技术小组负责人Thomas Drepper博士说。

“总之，Rhodobacter物种具有多种特性，使其成为肿瘤异质性临床前研究的有希望的候选者，”作者总结道。“我们的结果现在证明了这类光合细菌的有用性，通过显示它们的BChl a可以通过MSOT非常有效地识别，并且它们独特的光谱特征的变化是巨噬细胞活性的函数，这可以提供对体内肿瘤生物学的见解。 “。

研究人员进一步建议，Rhodobacter可能代表“一种真正多功能的智能微包装系统”，可用于将DNA和活性物质输送到肿瘤相关的巨噬细胞中，同时还可以实现基于MSOT的药物释放监测。