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1130万美元的联邦拨款为俄勒冈州立大学建立了新的癌症皇冠体育研究中心

Stefan Wilhelm, Han Yuan, Bin Zheng, Hong Liu, Yuchen Qiu
从左至右:Stefan Wilhelm、袁涵、郑斌、刘宏、邱雨辰
2022年3月22日

1130万美元的联邦拨款为俄勒冈州立大学建立了新的癌症皇冠体育研究中心

Bin Zheng
本郑

皇冠体育大学获得了美国国立卫生皇冠体育研究院的资助,建立了皇冠体育州医学成像转化癌症皇冠体育研究中心,这是皇冠体育州立大学诺曼校区的Gallogly工程学院和皇冠体育州立大学健康斯蒂芬森癌症中心之间的合作。

“伟大的科学进步最好是通过多学科合作来实现的,这正是皇冠体育州医学成像转化癌症皇冠体育研究中心将要完成的,”俄亥俄州立大学校长小约瑟夫·哈罗兹(Joseph Harroz Jr.)说,“这项令人兴奋的努力将我们两个校区的一些最聪明的人团结在一起,他们将结合他们的专业知识来开发改变生活的解决方案。”他们的工作是俄勒冈州立大学皇冠体育研究人员如何超越传统界限,激发具有现实影响的新发现的一个很好的例子。”

该奖项来自美国国立卫生皇冠体育研究院生物医学皇冠体育研究卓越中心(COBRE)计划,预计将在5年的第一阶段提供超过1130万美元,并有皇冠体育竞争最多三个阶段的续签。第一阶段支持中心的建立,通过对初级教师的设备和设施支持来激发多学科生物医学皇冠体育研究。这是继皇冠体育州COBRE结构生物学中心之后,俄勒冈州立大学诺曼校区的第二个COBRE中心。

郑斌博士是Gallogly工程学院电气与计算机工程学院的教授和皇冠体育州TSET癌症皇冠体育研究学者,他领导着这个新中心。

关于皇冠体育州医学影像转化癌症皇冠体育研究中心

Bin Zheng and Yuchen Qiu
郑斌和邱宇晨

医学成像是帮助医生和科学家评估将通过手术有效切除的肿瘤的大小和范围,以及肿瘤在化疗或放射治疗等医疗干预后缩小的速度的重要工具。俄勒冈州立大学的皇冠体育研究人员正在皇冠体育研究多种途径,以帮助提高医学成像在癌症检测、诊断和治疗中的应用。

“放射成像试图检测肿瘤或疾病区域,而病理成像试图确认是良性还是恶性,”郑说。“虽然还有其他类型的测试方法,如血液测试,但成像是临床医生最常用的方法。”

他补充说:“问题是,阅读放射科医生的医学图像相当困难,因为肿瘤、癌症和大多数疾病都是非常异质的——有很多变化。”“我们经常看到来自不同临床医生或不同医院的不同图像诊断结果,因为读者之间存在很大的差异。这可能导致采用不同的治疗方案,并可能降低治疗效果。”

为了应对这一挑战,该中心的皇冠体育研究人员正在开发定量成像标记,以提供一种客观的测量或指数,可以减少主观性,提高医学图像诊断的一致性,使用两种主要的皇冠体育研究方法。

第一种方法是开发新的皇冠体育研究性尖端成像模式,以扩大医生看到或检测更详细的肿瘤内部结构的能力,例如使用先进的光学成像模式和技术。

二是从现有的临床成像模式中探索和提取更有效的图像特征,如CT、MRI和x射线图像,然后利用人工智能或机器学习模型开发新的定量成像标记,帮助减少癌症诊断的主观性和可变性,预测癌症预后。

“当一些患者接受癌症治疗时,一些人会有良好的反应,而另一些人则没有。肿瘤还在继续生长,所以如果我们能开发出一种定量成像标记来预测病人对某种化疗或治疗的反应可能性,我们就能帮助医生探索一种可能更有效的替代方法,”郑说。

当前的项目

Han Yuan
汉元

该中心目前正在启动四个项目。三个项目由Gallogly工程学院的教师领导,一个由斯蒂芬森癌症中心的临床科学家领导。这四个项目将包括来自OU诺曼校区的工程皇冠体育研究人员和OU健康科学中心校区的临床科学家之间的密切合作,以促进跨学科和转化癌症皇冠体育研究。

Han Yuan博士是诺曼州立大学斯蒂芬森生物医学工程学院的副教授,他领导了“预测脑外科手术结果的神经成像标记”项目。

Yuan将与两位临床科学家,医学博士Chad Glenn和医学博士Ian Dunn在欧大医学院神经外科合作。皇冠体育研究人员正在使用改进的成像方式和定量标记来更清楚地定义肿瘤的边缘,以改善患者的预后。

“准确确定肿瘤切除的程度,切除受影响组织的过程,对患者的生存和术后永久性神经功能缺损的风险有重大影响,”袁说。“然而,这是非常困难的,因为靠近关键大脑区域的肿瘤边界不明确,通常不能完全切除,或者因为担心损害大脑功能而被认为不能手术。”

她说:“我们建议开发一种新的方法,利用人工智能从三种类型的神经成像数据中识别新的定量图像标记,这使我们能够更清楚地定义肿瘤的边缘,预测神经功能缺陷的恢复,从而有助于提高手术效果和患者的生存率。”


Stefan Wilhelm
斯蒂芬·威廉

斯蒂芬·威廉博士是斯蒂芬森生物医学工程学院的助理教授,他领导了这个项目,“用于癌症纳米药物开发的新型肿瘤内皮的超微结构3D光学成像”。

Wilhelm将与史蒂文森癌症中心的乳腺癌肿瘤学家Wajeeha Razaq医学博士和俄勒冈州立大学健康科学中心的分子生物学家Resham Bhattacharya医学博士合作。该中心将支持购买一台3D超分辨率光学显微镜,以便皇冠体育研究人员更好地皇冠体育研究纳米医学。纳米医学是医学的一个分支,融合了纳米技术和癌症治疗和预防医学。高倍显微镜将促进这一领域的皇冠体育研究。

威廉说:“纳米医学是一种很有前途的新技术,可以改善肿瘤的药物输送和治疗癌症。”“然而,纳米医学的功效仍有待提高。”

他补充说:“这个项目的目标是开发一种3D超分辨率光学显微镜,作为一种新颖而独特的方法,使皇冠体育研究人员能够更好地了解纳米颗粒在细胞吞噬过程中治疗肿瘤的细胞内途径。”“这个项目的成功可以帮助皇冠体育研究人员设计和实现细胞内纳米颗粒运输和胞吞作用的最佳纳米颗粒特性,从而显着提高癌症治疗中向肿瘤组织输送药物的功效。”


Yuchen Qiu
将尝试邱

邱宇晨博士,电子与计算机工程学院助理教授,主持项目“融合放射学和病理医学成像的卵巢癌预后早期评估”。

邱将与OU Health的肿瘤学家Kathleen Moore医学博士和病理学家Kar-Ming Fung医学博士合作。本项目旨在利用人工智能和机器学习,结合当前的CT成像和病理数据,开发一个模型,可以为建立成像标记提供信息,从而减少成像结果的主观性和可变性,改善患者的治疗。

“化疗通常用于治疗卵巢癌,”邱说。“然而,卵巢癌是高度异质性的,肿瘤对特定化疗的反应在患者之间差异很大。目前,它缺乏准确的临床标记来对患者进行分层,并预测谁能从某些类型的化疗药物中受益,谁不能受益。”

他补充说:“为了解决和帮助解决这一临床挑战,我们建议开发和验证一种新的策略,用于早期预测肿瘤对化疗的反应,该策略使用由人工智能或机器学习模型生成的新型图像标记物,该模型使用从放射CT图像和数字组织病理学图像计算的图像特征进行训练。”“我们的目标是在化疗开始后的4到6周内,更准确地预测患者对化疗的早期反应,这可以显著减少那些对特定化疗没有反应的患者不必要的毒性,并采用替代治疗。”


医学博士Lauren Dockery是OUHSC妇科肿瘤科的妇科肿瘤学家和助理教授,她领导了这个项目,“使用3D定量光学方法来表征卵巢癌的治疗。”

Dockery将与斯蒂芬森生物医学工程学院助理教授唐庆功博士合作。本项目旨在使用新的调查性成像方法,光学相干断层扫描和全视野光学相干断层扫描来测试一种探索性癌症药物。

“在目前的临床实践中,卵巢癌患者对传统化疗的反应率通常很低,”Dockery说。“为了更有效和高效地解决这一临床问题,由于新药开发的财政和后勤限制,重新利用药物是肿瘤学中日益流行的策略。”

先前的皇冠体育研究表明,一种抗寄生虫药物可能有治疗某些癌症的潜力,包括卵巢癌,但科学家需要更多的皇冠体育研究来更好地了解其效果。

她说:“尽管最初的结果很有希望,但它对肿瘤细胞的抗癌作用的确切机制尚不清楚。”“该项目将提供有关其抗癌作用的重要信息,并有助于确定在未来的临床皇冠体育研究中应用这种有前途的抗寄生虫药物更有效地治疗卵巢癌的最佳机制。”

在NIH COBRE项目第一阶段的每一年,该中心还将支持两个新的试点皇冠体育研究项目,帮助初级教师在继续领导独立的高影响力皇冠体育研究之前测试理论并获得经验。

支持核心

此外,还将设立两个支持性核心皇冠体育研究资源,以建立必要的基础设施,支持当前和未来的医学成像相关皇冠体育研究项目。

Hong Liu
刘红

医学成像技术发展核心:由查尔斯和简·史密斯主席、Gallogly工程学院电气与计算机工程学院教授刘宏主持。该核心的目标是实施一个跨学科的管理计划,以建立最佳的基础设施,以支持转化医学成像相关的癌症皇冠体育研究。除了整合来自五个电气和计算机工程实验室的现有医学成像设备和资源外,该核心还将涉及新的皇冠体育研究和开发任务,包括设计和开发一系列调查成像工具和试验台,为皇冠体育研究人员提供快速和具有成本效益的方法来测试概念和假设。构建集成的计算机网络,提供新的计算机辅助定量图像特征分析方案和软件,支持皇冠体育研究人员开展基于大数据和深度迁移学习的图像信息学皇冠体育研究。

皇冠体育研究和服务活动将由一个在开发和使用医学成像技术方面具有广泛专门知识的咨询委员会指导和支持。目前,咨询委员会包括来自OUHSC的三名成员:Salahuddin Ahmad博士,放射肿瘤科教授兼医学物理住院医师主任;Dee Wu,博士,副教授,放射科学系技术应用和转化皇冠体育研究主任,Theresa Thai,医学博士,放射科学系临床服务助理教授和助理副主席。

临床影像和数据资源核心:Kathleen Moore,医学博士,妇科肿瘤学副教授,OUHSC Stephenson癌症中心临床皇冠体育研究副主任,担任主任。该核心的目标是为皇冠体育研究人员提供监管和科学支持,以促进他们开展与医学成像相关的转化性癌症皇冠体育研究项目。核心工作包括确保皇冠体育研究人员完全理解NIH关于保护人类受试者和脊椎动物福利的所有政策和法规,证明回顾性和前瞻性皇冠体育研究的皇冠体育研究方案完全符合NIH强制的所有监管要求,协助IRB和IACUC协议申请的撰写和提交。提供生物统计学支持,以确认实验设计具有适当的统计能力,并使用了适当的统计数据分析方法,并建立一个独特的平台,可以为皇冠体育研究人员提供共享数据库,允许访问链接的注释医学图像、生物标本和临床数据,以促进皇冠体育研究项目的进展。

核心还有一个咨询委员会,由四名成员组成,包括Anthony Alleman医学博士,放射科学系Bob G. Eaton主席,Michael Talbert医学博士,Lloyd E. Rader教授兼病理学系主任,Sara K. Vesely博士,David Ross Boyd生物统计学教授兼生物统计学和流行病学学术事务副院长,以及Joel Guthridge博士。他是皇冠体育医学皇冠体育研究基金会cap认证生物库的科学主管。

本皇冠体育研究由美国国立卫生皇冠体育研究院生物医学皇冠体育研究卓越中心(COBRE)项目资助,资助号1P20GM135009-01A1。郑斌是皇冠体育州转化性癌症医学影像皇冠体育研究中心的首席皇冠体育研究员和主任。