«Исследование демонстрирует эффективность очищения всего тела и всего органа и визуализации с разрешением отдельных клеток», — говорит соавтор-корреспондент Хироки Уэда (@ hiroking1975) из Токийского университета и Центра количественной биологии RIKEN. Исследовательская группа достигла разрешения одной клетки для моделей рака, которые растут и метастазируют по-разному.
На изображениях достаточно подробно видны раковые колонии, чтобы рассчитать их форму, объем и распределение — характеристики, критически важные для различения паттернов метастазов.
Например, исследователи использовали платформу для создания сканирования панкреатических клеток, распространяющихся в печени и брюшной полости. Другой набор изображений показывает, что пара здоровых легких постепенно колонизируется раковыми клетками в течение двух недель, а третье исследует взаимосвязь между раковыми клетками и кровеносными сосудами внутри мозга.
Во время метастазирования сложно представить отдельные раковые клетки, потому что они могут быть разбросаны по всему телу.
Обнаружение раковых клеток зависит от получения сигналов от флуоресцентных белков, которые они экспрессируют, сигналов, которые необходимо сохранить при применении методов очистки тканей для достижения более высокого разрешения.
Учитывая эту трудность, исследовательская группа, в которую входили соавторы, постдок Шимпей Кубота и исследователь проекта Кей Такахаши, взяли химическую смесь под названием CUBIC (коктейль Clear Unobstructed Brain / Body Imaging Cocktail), которую они ранее разработали для подготовки изображений всего тела и оптимизировал свой состав для обнаружения и просмотра раковых клеток.
Используя модифицированную смесь, чтобы очистить ткани и жизненно важные органы, исследователи смогли извлечь сигналы флуоресценции и найти раковые клетки в таких местах, как печень, поджелудочная железа и кишечник.
Новый протокол визуализации уже дает более четкое представление о некоторых загадочных этапах метастазирования. В частности, чтобы достичь нового участка тела и дать метастазы, раковая клетка должна перемещаться по кровотоку, входя и выходя через стенки кровеносных сосудов.
«Большинству раковых клеток не так повезло и они умирают во время путешествия, — говорит соавтор-корреспондент Кохеи Миязоно из Токийского университета. — Но изображения, полученные с помощью нового метода, предполагают, что клетки, обработанные TGF-бета, белком, который регулирует клеточный рост и дифференциация у людей и производятся в увеличенных количествах некоторыми видами рака, с гораздо большей вероятностью выживут в путешествии и образуют злокачественные форпосты."
Поскольку предварительные исследования уже ведутся, исследователи говорят, что визуализация и анализ рака с использованием протокола CUBIC позволят глубже понять сложности и нюансы метастатических путей.
Этот метод также может пролить свет на одноклеточные процессы, связанные с другими заболеваниями или областями медицины. «Мы считаем, что та же стратегия будет применима к другим биомедицинским исследованиям, таким как аутоиммунитет и регенеративная медицина, в которых решающую роль играют одноклеточные события», — говорит Уэда.