Die in der renommierten Fachzeitschrift „Light: Science & Applications“ veröffentlichte Studie stellt ein leistungsstarkes System für optische Kohärenz-Photoakustik-Mikroskopie (OC-PAM) zur hochauflösenden, dreidimensionalen Bildgebung von Krebsorganoiden vor.
Dreidimensionale Krebsmodelle wie Organoide und Sphäroide sind zu unverzichtbaren Werkzeugen für die Erforschung der Tumorbiologie und des Therapieansprechens geworden. Herkömmliche Bildgebungsverfahren erfordern jedoch häufig Markierungen, invasive Eingriffe oder bieten keine Möglichkeit zur Langzeitbeobachtung von Proben oder zur Bereitstellung von 3D-Informationen.
Das REAP-Konsortium hat diese Einschränkungen durch die Entwicklung eines KI-gestützten OC-PAM-Systems überwunden, das markierungsfreie, nicht-invasive und longitudinale 3D-Lebendzellbildgebung von Krebsmodellen ermöglicht.
Die neu entwickelte Plattform ermöglicht es Forschern, das Wachstum einzelner Organoide in einer Kultur über die Zeit zu verfolgen, das Ansprechen auf Therapien durch die Beurteilung der Lebensfähigkeit einzelner Organoide zu bewerten und Indikatoren für arzneimitteltolerante Persistenzzellen zu identifizieren.
Wichtig ist, dass all diese Möglichkeiten ohne Fluoreszenzmarker oder destruktive Probenpräparation erreicht werden, wodurch die biologische Integrität erhalten bleibt und gleichzeitig quantitative, volumetrische und hochauflösende Daten gewonnen werden. Durch die Kombination von optischer Kohärenz- und photoakustischer Mikroskopie mit fortschrittlicher KI-basierter Analyse liefert das System detaillierte strukturelle und funktionelle Informationen aus komplexen 3D-Krebsmodellen. Die Ergebnisse etablieren OC-PAM als vielseitige und leistungsstarke Bildgebungstechnologie zur Untersuchung von Arzneimittelresistenzmechanismen, seltenen Zellpopulationen und heterogenen Therapieansprechen. Durch die Ermöglichung einer umfassenden, nicht-invasiven Überwachung von Krebsorganoiden birgt die Technologie großes Potenzial zur Beschleunigung der Krebsforschung, zur Verbesserung von Strategien der Arzneimittelentwicklung und zur Weiterentwicklung der Präzisionsonkologie.
Die Forschung wurde im Rahmen von REAP durchgeführt, einem europäischen Konsortium, das durch den EU-Rahmen Horizon 2020 (Aufruf: Informations- und Kommunikationstechnologien, Disruptive Photoniktechnologie) finanziert wird.
Publikation: Light: Science & Applications
Optical coherence photoacoustic microscopy for 3D cancer model imaging with AI-assisted organoid analysis.
Abigail J. Deloria#, Agnes Csiszar#, Shiyu Deng#, Mohammad Ali Sabbaghi, Francesco Branciforti, Lukasz Bugyi, Giulia Rotunno, Richard Haindl, Richard Leitgeb, Massimo Salvi, Manojit Pramanik, Yi Yuan, Leopold Schmetterer, Gergely Szakacs, Wolfgang Drexler, Kristen M. Meiburger, Mengyang Liu*.
Light Sci Appl. 2026 Feb 5;15(1):106. doi: 10.1038/s41377-025-02177-2.
https://www.nature.com/articles/s41377-025-02177-2