Eines der gruseligsten Dinge an Krebs ist die Art und Weise, wie er sich ausbreitet. Krebszellen brechen aus und breiten sich im ganzen Körper aus, landen in anderen Organen und beginnen dort zu wachsen. Der Prozess, bekannt als Metastasierung, ist oft ein Todesurteil, der Punkt, an dem die besten Techniken zur Krebsbekämpfung wirkungslos werden. Aber es ist schwierig zu folgen; Wir haben keine Möglichkeit, ganze Systeme so detailliert abzubilden, dass nur wenige schwer fassbare metastasierende Zellen erkennbar sind.
Zu diesem Zweck haben Wissenschaftler der Graduate School of Medicine der Universität Tokio eine Methode zur Bildgebung entwickelt, die in der Zeitschrift Cell Reports veröffentlicht wurde und die Metastasierung in Echtzeit auf der Ebene einzelner Zellen zeigt. Die Technik basiert auf modifizierten Krebszellen, die leuchten, und einem chemischen Cocktail, der die Organe transparent macht und die von den modifizierten Zellen emittierten Fluoreszenzsignale besser sichtbar macht. Dies kann wiederum eine umfassendere Sichtweise und ein besseres Verständnis der Metastasierung bieten, die Forscher zur Entwicklung besserer Medikamente verwenden könnten.
"Eine der Schwierigkeiten bei der Analyse von Krebsmetastasen besteht darin, dass sie sich überall im Körper ausbreiten", sagt Hiroki Ueda, ein Pharmakologieprofessor, der an der Studie mitgearbeitet hat. „Es geht zum Gehirn, zur Bauchspeicheldrüse oder zur Niere. Um das Gesamtbild der Metastasierung zu verstehen, ist eine Ganzkörperanalyse mit hoher Auflösung sehr wichtig. “
Wenn Krebs metastasiert, kann jede dieser Zellen, die im System schweben, zu einem Wachstum werden. Und es ist wichtig, sie alle zu fangen. Wie Bakterien, die Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln, können bei der Behandlung von Krebs mit einer Chemotherapie isolierte Zellen oder Kolonien zurückbleiben, die dann möglicherweise zu arzneimittelresistenten Hochburgen werden. Das Sichtbarmachen des Prozesses in der Forschung könnte den Wissenschaftlern helfen, zu verstehen, welche Arten von Krebszellen so genannte „bösartige Außenposten“ bilden können, und Medikamente zu entwickeln, mit denen sie gezielt bekämpft werden können.
Die Kontrollmaus befindet sich auf der linken Seite, und die transparente Maus, deren Organe durch eine chemische Spülung durchsichtig gemacht wurden, befindet sich auf der rechten Seite. (Kubota et al.) Die Gewebeentfernung - der Prozess, Zellen durchscheinender zu machen - wurde vor etwa einem Jahrhundert erfunden und wird seit mehr als einem Jahrzehnt in der Krebsforschung, bei bakteriellen Infektionen und bei Autoimmunerkrankungen zur Bildgebung eingesetzt. Ueda, sein Mitarbeiter Kohei Miyazono und sein Team entwickelten einen anderen zweistufigen chemischen Cocktail, der die Details gegenüber der alten Methode verbessert. Um die Organe besser abbilden zu können, mussten die Forscher Licht durch das Gewebe fließen lassen, ohne es aufgrund unterschiedlicher Gewebedichten zu stark zu brechen. Die erste Stufe reduziert die Lipide, die viel Licht brechen, und die zweite Stufe erhöht die Brechung in der Umgebung der Organe, um sie besser an das Organ anzupassen und das Licht sauber durchzulassen. Der Prozess führt zu einer Visualisierung, die klar genug ist, dass die Forscher einzelne Krebszellen sehen können.
Um die Methode zu testen, injizierten Ueda und Miyazono Krebszellen in Mäuse und töteten sie in verschiedenen Stadien. Die Details aufgrund der Lichtung ermöglichten es ihnen, einzelne Zellen im Gewebe verschiedener Organe zu sehen, einschließlich Gehirn, Lunge, Leber und Darm. Theoretisch, so Ueda, könnten Sie die Krebszellen mit einer anderen Technik, der 2D-Histologie, untersuchen, bei der feine Organscheiben auf Krebszellen untersucht werden, aber die Zeit, die erforderlich ist, um genügend Scheiben von jedem Organ zu sehen, ist unerschwinglich. Die Gewebeklärung in Kombination mit In-vivo- Biolumineszenz ermöglicht eine sehr schnelle dreidimensionale Untersuchung eines ganzen Organs oder eines ganzen Körpers.
Zu diesem Zeitpunkt ist diese Technik wirklich nur für die Forschung nützlich, betont Takeshi Imai, Professor für Neurophysiologie an der Graduate School of Medical Sciences der Kyushu University, der an der Studie nicht beteiligt war. Das liegt daran, dass der Prozess das Gewebe abtötet, an dem er arbeitet, und dass normale Krebszellen nicht fluoreszieren. Aber es sollte trotzdem nützlich sein, fügte er hinzu. „Wenn Sie Mausmodelle verwenden, können Sie die Verteilung von Krebszellen im gesamten Körper untersuchen, was nützlich sein sollte, um die Krebsmetastasierung sowie die Wirkung von Krebsmedikamenten zu untersuchen“, sagt er. "Bisher wurden pathologische Untersuchungen nur an dünnen Gewebeschnitten durchgeführt."
Das Clearing könnte jedoch eines Tages bei Biopsien eingesetzt werden, bei denen ein Teil des Gewebes entfernt wird. Und wenn die Methode verfeinert werden könnte, besteht die Möglichkeit, dass sie bei lebenden Personen funktioniert.
„In naher Zukunft kann diese Technik möglicherweise nicht nur auf Tierversuche, sondern auch auf klinische Studien oder Operationen am Menschen angewendet werden“, sagt Ueda.
Dies ist ein 3-D-Scan einer Maus, deren Organe durchsichtig gemacht wurden, um die Ausbreitung von Krebs im Körper besser zu untersuchen. Mit freundlicher Genehmigung der Universität Tokio und von Cell Reports
