Een van de engste dingen over kanker is de manier waarop het zich verspreidt, met kankercellen die losbreken en zich door het lichaam verspreiden, in andere organen landen en daar beginnen te groeien. Het proces, bekend als metastase, is vaak een doodvonnis, het punt waarop de beste technieken voor kankerbestrijding niet meer effectief zijn. Maar het is lastig om te volgen; het ontbreekt ons aan middelen om hele systemen af te beelden met de details die nodig zijn om enkele ongrijpbare metastaserende cellen te vinden.
Daartoe hebben wetenschappers van de Graduate School of Medicine van de University of Tokyo een beeldvormingsmethode ontwikkeld, gepubliceerd in het tijdschrift Cell Reports, die metastase in realtime laat zien op het niveau van individuele cellen. De techniek is gebaseerd op gemodificeerde kankercellen die gloeien en een chemische cocktail die organen transparant maakt, waardoor de fluorescerende signalen die door de gemodificeerde cellen worden uitgezonden, beter zichtbaar zijn. Dit kan op zijn beurt een uitgebreider beeld en een beter begrip bieden van metastase die onderzoekers kunnen gebruiken om betere geneesmiddelen te ontwikkelen.
"Een van de problemen bij de analyse van de uitzaaiing van kanker is dat het zich overal in het lichaam verspreidt, " zegt Hiroki Ueda, een professor in de farmacologie die aan de studie heeft gewerkt. "Het gaat naar de hersenen, of de alvleesklier of nier. Om het hele beeld van de metastase te begrijpen, is analyse van het hele lichaam met een hoge resolutie ... heel belangrijk. "
Naarmate kanker uitzaait, kan elk van die cellen die rond het systeem drijven een groei worden. En het is belangrijk om ze allemaal te vangen. Net als bacteriën die resistentie tegen antibiotica ontwikkelen, kan de behandeling van kanker met chemotherapie geïsoleerde cellen of kolonies achterlaten, en die kunnen vervolgens resistente bolwerken worden. Door het proces zichtbaar te maken in onderzoek, zouden wetenschappers kunnen begrijpen welke soorten kankercellen waarschijnlijk vormen wat ze 'kwaadaardige buitenposten' noemen, en helpen om medicijnen te ontwikkelen die specifiek zijn om ze te bestrijden.
De controlemuis bevindt zich aan de linkerkant en de transparante muis, waarvan de organen doorzichtig zijn gemaakt door een chemische spoeling, bevindt zich aan de rechterkant. (Kubota et. Al.) Weefselopheldering - het proces om cellen meer doorschijnend te maken - werd ongeveer een eeuw geleden uitgevonden en wordt al meer dan tien jaar gebruikt bij beeldvorming voor kankeronderzoek, bacteriële infecties en auto-immuunziekten. Ueda, zijn medewerker Kohei Miyazono, en hun team ontwikkelden een andere, tweetraps chemische cocktail die de details ten opzichte van de oude methode verbetert. Om het gemakkelijker te maken om de organen in beeld te brengen, hadden de onderzoekers licht nodig om dwars door het weefsel te stromen, zonder al te veel te breken vanwege verschillende weefseldichtheden. De eerste fase vermindert lipiden, die veel licht breken, en de tweede fase verhoogt de breking in de omgeving van de organen om het beter af te stemmen op het orgel, waardoor het licht er netjes doorheen kan. Het proces resulteert in een visualisatie die duidelijk genoeg is zodat onderzoekers individuele kankercellen kunnen zien.
Om de methode te testen, injecteerden Ueda en Miyazono kankercellen in muizen en euthaniseerden ze in verschillende stadia. Door de details konden ze afzonderlijke cellen in het weefsel van verschillende organen zien, waaronder hersenen, longen, lever en darmen. Theoretisch, wijst Ueda erop, kun je de kankercellen zien met een andere techniek, 2D-histologie, waarin fijne plakjes organen worden onderzocht op kankercellen, maar de tijd die nodig is om voldoende plakjes van elk orgaan te bekijken, is onbetaalbaar. Weefselverwijdering, in combinatie met in vivo bioluminescentie, maakt een driedimensionale scan van een heel orgaan, of een heel lichaam, zeer snel mogelijk.
Op dit moment is deze techniek echt alleen nuttig in onderzoek, wijst Takeshi Imai, een professor in neurofysiologie aan de Graduate School of Medical Sciences van de Kyushu University, die niet bij de studie was betrokken. Dat komt omdat het proces de weefsels doodt waarop het werkt en omdat normale kankercellen niet fluoresceren. Maar het moet nog steeds nuttig zijn, voegde hij eraan toe. "Als u muismodellen gebruikt, kunt u de distributie van kankercellen op hele lichaamsschaal onderzoeken, wat nuttig zou kunnen zijn om kanker metastase te bestuderen ... evenals de werking van geneesmiddelen tegen kanker, " zegt hij. "Voorheen werden pathologische onderzoeken alleen uitgevoerd op dunne plakjes weefsel."
Maar opheldering kan ooit worden gebruikt in biopsieën, waar een deel van het weefsel wordt verwijderd. En als de methode zou kunnen worden verfijnd, is er een mogelijkheid dat deze zou kunnen werken bij live onderwerpen.
"In de toekomst, in de nabije toekomst, kan dit soort techniek misschien worden toegepast op niet alleen dieronderzoek, maar ook klinische studies of operaties bij mensen", zegt Ueda.
Dit is een 3D-scan van een muis waarvan de organen transparant zijn gemaakt om beter te bestuderen hoe kanker zich door het lichaam verspreidt. Courtesy University of Tokyo and Cell Reports
