https://frosthead.com

Przezroczyste myszy pozwalają badaczom obserwować rozprzestrzenianie się raka w czasie rzeczywistym

Jedną z najstraszniejszych rzeczy na temat raka jest sposób jego rozprzestrzeniania się, w którym komórki rakowe uwalniają się i rozprzestrzeniają po całym ciele, lądując w innych narządach i zaczynając tam rosnąć. Proces ten, znany jako przerzuty, jest często wyrokiem śmierci, w którym najlepsze techniki walki z rakiem stają się nieskuteczne. Ale trudno jest podążać; brakuje nam sposobu obrazowania całych systemów z detalami potrzebnymi do wykrycia kilku nieuchwytnych komórek z przerzutami.

W tym celu naukowcy z University of Tokyo Graduate School of Medicine opracowali metodę obrazowania, opublikowaną w czasopiśmie Cell Reports, która pokazuje przerzuty w czasie rzeczywistym, na poziomie pojedynczych komórek. Technika ta polega na świecących zmodyfikowanych komórkach rakowych i koktajlu chemicznym, który sprawia, że ​​narządy stają się przezroczyste, dzięki czemu sygnały fluorescencyjne emitowane przez zmodyfikowane komórki są lepiej widoczne. To z kolei może zaoferować pełniejszy obraz i lepsze zrozumienie przerzutów, które naukowcy mogliby wykorzystać do opracowania lepszych leków.

„Jedną z trudności w analizie przerzutów raka jest to, że rozprzestrzenia się w dowolnym miejscu w ciele”, mówi Hiroki Ueda, profesor farmakologii, który pracował nad badaniem. „To idzie do mózgu, trzustki lub nerki. Aby zrozumieć cały obraz przerzutów, analiza całego ciała w wysokiej rozdzielczości… jest dość ważna. ”

W miarę przerzutów raka każda z komórek pływających wokół układu może stać się wzrostem. I ważne jest, aby złapać je wszystkie. Podobnie jak bakterie, które rozwijają oporność na antybiotyki, leczenie raka za pomocą chemioterapii może pozostawić izolowane komórki lub kolonie, a te mogą stać się warowniami opornymi na leki. Ujawnienie procesu w badaniach może pomóc naukowcom zrozumieć, jakie typy komórek rakowych mogą tworzyć tak zwane „złośliwe placówki”, i pomóc w opracowaniu leków specjalnie do ich zwalczania.

Mysz kontrolna znajduje się po lewej stronie, a mysz przezroczysta, której narządy zostały przepuszczone przez płukanie chemiczne, znajduje się po prawej stronie. Mysz kontrolna znajduje się po lewej stronie, a mysz przezroczysta, której narządy zostały przepuszczone przez płukanie chemiczne, znajduje się po prawej stronie. (Kubota i in.)

Oczyszczanie tkanek - proces zwiększania przejrzystości komórek - zostało wynalezione około sto lat temu i od ponad dekady jest wykorzystywane w obrazowaniu do badań nad rakiem, infekcjami bakteryjnymi i chorobami autoimmunologicznymi. Ueda, jego współpracownik Kohei Miyazono i ich zespół opracowali inny, dwustopniowy koktajl chemiczny, który poprawia szczegóły w stosunku do starej metody. Aby ułatwić obrazowanie narządów, naukowcy potrzebowali światła, aby przepłynąć prosto przez tkankę, bez zbytniego załamywania światła z powodu różnych gęstości tkanek. Pierwszy etap redukuje lipidy, które często załamują światło, a drugi etap zwiększa refrakcję w otoczeniu narządów, aby lepiej dopasować je do narządu, umożliwiając czyste przejście światła. Proces ten daje wizualizację na tyle jasną, że naukowcy mogą zobaczyć poszczególne komórki rakowe.

Aby przetestować tę metodę, Ueda i Miyazono wstrzyknęły komórki rakowe myszom i poddały je eutanazji na różnych etapach. Szczegóły wynikające z oczyszczania pozwoliły im zobaczyć pojedyncze komórki w tkance różnych narządów, w tym mózgu, płuc, wątroby i jelit. Teoretycznie, wskazuje Ueda, komórki rakowe można było zobaczyć za pomocą innej techniki, histologii 2D, w której drobne wycinki narządów są badane pod kątem komórek nowotworowych, ale czas potrzebny na obejrzenie wystarczającej liczby wycinków każdego narządu jest wygórowany. Oczyszczanie tkanek w połączeniu z bioluminescencją in vivo pozwala bardzo szybko wykonać trójwymiarowy skan całego narządu lub całego ciała.

W tym momencie ta technika jest naprawdę użyteczna tylko w badaniach, zauważa Takeshi Imai, profesor neurofizjologii w Graduate School of Medical Sciences Uniwersytetu Kyushu, który nie był zaangażowany w badania. Jest tak, ponieważ proces zabija tkanki, na których działa, i ponieważ normalne komórki rakowe nie fluoryzują. Dodał, że powinno to jednak być przydatne. „Jeśli używasz modeli myszy, możesz badać rozmieszczenie komórek rakowych w skali całego ciała, co powinno być przydatne do badania przerzutów raka… a także działania leków przeciwnowotworowych”, mówi. „Wcześniej badania patologiczne przeprowadzano tylko na cienkich skrawkach tkanek”.

Ale pewnego dnia wycięcie można wykorzystać w biopsjach, w których usuwa się część tkanki. A jeśli metoda mogłaby zostać dopracowana, istnieje możliwość, że mogłaby zadziałać na żywych obiektach.

„W przyszłości, w niedalekiej przyszłości, być może ten rodzaj techniki może być zastosowany nie tylko do badań na zwierzętach, ale także do badań klinicznych lub operacji u ludzi”, mówi Ueda.

Jest to trójwymiarowy skan myszy, której narządy stały się przezroczyste, aby lepiej zbadać, w jaki sposób rak rozprzestrzenia się w ciele. Dzięki uprzejmości University of Tokyo i Cell Reports
Przezroczyste myszy pozwalają badaczom obserwować rozprzestrzenianie się raka w czasie rzeczywistym