Одна из самых страшных вещей в отношении рака - это способ его распространения, когда раковые клетки высвобождаются и распространяются по всему телу, попадая в другие органы и начинают там расти. Процесс, известный как метастазирование, часто является смертным приговором, когда лучшие методы борьбы с раком становятся неэффективными. Но это сложно следовать; нам не хватает средств визуализации целых систем в деталях, необходимых для обнаружения нескольких неуловимых метастазирующих клеток.
С этой целью ученые из Высшей школы медицины Токийского университета разработали метод визуализации, опубликованный в журнале Cell Reports, который показывает метастазирование в режиме реального времени на уровне отдельных клеток. Техника опирается на модифицированные раковые клетки, которые светятся, и химический коктейль, который делает органы прозрачными, делая флуоресцентные сигналы, испускаемые модифицированными клетками, легче видимыми. Это, в свою очередь, может предложить более полное представление и лучшее понимание метастазирования, которые исследователи могли бы использовать для разработки более эффективных лекарств.
«Одна из трудностей в анализе метастазирования рака заключается в том, что он распространяется по всему телу», - говорит Хироки Уэда, профессор фармакологии, который работал над исследованием. «Это идет в мозг, поджелудочную железу или почку. Чтобы понять всю картину метастазирования, анализ всего тела с высоким разрешением… очень важен ».
По мере метастазирования рака любая из этих клеток, плавающих в системе, может стать ростом. И важно поймать их всех. Подобно бактериям, которые вырабатывают устойчивость к антибиотикам, лечение рака химиотерапией может оставить позади изолированные клетки или колонии, которые затем могут стать опорными пунктами, устойчивыми к лекарственным средствам. Отображение этого процесса в исследованиях может помочь ученым понять, какие типы раковых клеток могут образовывать то, что они называют «злокачественными аванпостами», и помочь в разработке лекарств специально для борьбы с ними.
Контрольная мышь находится слева, а прозрачная мышь, органы которой были просвечены химическим полосканием, - справа. (Кубота и др.) Очистка тканей - процесс создания более прозрачных клеток - была изобретена около столетия назад и использовалась в визуализации для исследований рака, бактериальных инфекций и аутоиммунных заболеваний более десяти лет. Уэда, его сотрудник Кохей Миязоно и их команда разработали другой двухэтапный химический коктейль, который улучшает детализацию по сравнению со старым методом. Чтобы было проще визуализировать органы, исследователи нуждались в том, чтобы свет проходил прямо через ткань, не слишком сильно преломляясь из-за разной плотности ткани. Первая стадия уменьшает липиды, которые сильно преломляют свет, а вторая стадия увеличивает рефракцию в окружении органов, чтобы лучше согласовать его с органом, позволяя свету проходить через него. Процесс приводит к достаточно четкой визуализации, чтобы исследователи могли видеть отдельные раковые клетки.
Чтобы проверить метод, Уэда и Миязоно вводили раковые клетки мышам и подвергали их эвтаназии на разных стадиях. Детали из-за очистки позволили им увидеть отдельные клетки в ткани различных органов, включая мозг, легкие, печень и кишечник. Теоретически, указывает Уэда, вы можете увидеть раковые клетки с другой техникой, 2D гистологией, в которой тонкие срезы органов исследуются на наличие раковых клеток, но время, необходимое для просмотра достаточного количества срезов каждого органа, является непомерно высоким. Очистка тканей в сочетании с биолюминесценцией in vivo позволяет очень быстро выполнить трехмерное сканирование всего органа или всего тела.
На данный момент этот метод действительно полезен только в исследованиях, отмечает Такеши Имаи, профессор нейрофизиологии в Высшей школе медицинских наук Университета Кюсю, который не принимал участия в исследовании. Это потому, что процесс убивает ткани, на которых он работает, и потому что нормальные раковые клетки не флуоресцируют. Но это все равно должно быть полезно, добавил он. «Если вы используете мышиные модели, вы можете исследовать распределение раковых клеток в масштабе всего тела, что должно быть полезно для изучения метастазирования рака ... а также действия противораковых препаратов», - говорит он. «Ранее патологические исследования проводились только на тонких срезах тканей».
Но однажды очистка может быть использована в биопсиях, где часть ткани удалена. И если метод может быть усовершенствован, есть вероятность, что он может работать на живых объектах.
«В будущем, в ближайшем будущем, возможно, этот вид техники можно будет применять не только для исследований на животных, но и для клинических исследований или операций на людях», - говорит Уэда.
Это трехмерное сканирование мыши, чьи органы были прозрачными, чтобы лучше изучить, как рак распространяется по организму. Предоставлено Токийским университетом и Cell Reports.
