Nova tehnologija: Naučnici sad mogu da prate kako pojedinačne ćelije tumora reaguju na terapiju

Nova tehnologija snimanja razvijena u Škotskoj omogućava naučnicima da prate razvoj raka na do sada teško povezivim nivoima – od tumora raspoređenih širom čitavog organizma pa sve do pojedinačnih ćelija i njihovih interakcija sa neposrednim okruženjem. Metoda bi mogla značajno da unapredi pretklinička istraživanja raka, jer povezuje informacije koje su istraživači ranije morali da dobijaju korišćenjem odvojenih tehnika snimanja, navodi SciTech Daily.

Jedan od velikih problema u istraživanju tumora jeste razlika između onoga što naučnici mogu da vide na nivou celog organizma i onoga što mogu da prouče pod mikroskopom. PET snimanje omogućava otkrivanje i praćenje tumora duboko u telu, ali ne pruža dovoljno detalja da bi se posmatralo ponašanje pojedinačnih ćelija. Mikroskopija, s druge strane, može da otkrije veoma fine ćelijske strukture i interakcije, ali gubi širi kontekst bolesti u organizmu.

Preporučujemo

Istraživači iz Centra za istraživanje raka Škotskog instituta i Univerziteta u Glazgovu zato su razvili genetski modifikovan model miša nazvan Rosa26LSL-NRL, koji u jednom sistemu objedinjuje tri reporterska mehanizma. Oni omogućavaju praćenje istih obeleženih ćelija pomoću pozitronske emisione tomografije (PET), bioluminiscencije i fluorescencije, čime naučnici mogu da prelaze sa prikaza čitavog tela na detaljno proučavanje ćelija tumora.

U osnovi sistema nalaze se tri reporterske komponente – mišji natrijum-jodidni simporter mNIS, crveni fluorescentni protein TagRFP i luciferaza Luc2. Njihova ekspresija može precizno da se aktivira pomoću Cre-lox sistema, što istraživačima omogućava da obeleže određene ćelije i zatim ih prate tokom nastanka i razvoja bolesti. Na taj način ista populacija ćelija postaje vidljiva različitim tehnikama snimanja, od makroskopskog do mikroskopskog nivoa.

Praćenje tumorskog razvoja

Bioluminiscencija omogućava relativno brzo otkrivanje i praćenje tumorskog razvoja, dok PET pruža trodimenzionalnu lokalizaciju i kvantifikaciju tumora koji mogu biti smešteni duboko u organizmu. U eksperimentima je korišćena i kombinacija PET-a sa magnetnom rezonancom, što je istraživačima omogućilo preciznije određivanje položaja tumorskih promena.

Kada se identifikuje određeni tumor ili lezija od interesa, istraživači mogu da pređu na mikroskopsko posmatranje istog područja. Zahvaljujući fluorescentnom reporteru, moguće je analizirati tumorske ćelije u njihovom lokalnom mikrookruženju i posmatrati njihove odnose sa okolnim strukturama, uključujući krvne sudove i ćelije imunskog sistema. Tako se ono što je prvobitno izgledalo kao tačka na snimku celog organizma može povezati sa događajima koji se odvijaju na nivou pojedinačnih ćelija.

Ovakav pristup posebno je značajan zbog heterogenosti raka. Tumori nisu biološki identične mase ćelija, a čak se i različite tumorske lezije unutar istog organizma mogu razlikovati po brzini rasta, mikrookruženju i odgovoru na terapiju. Jedna metastaza može reagovati na određeni tretman, dok druga može pokazivati otpornost, što klasične metode posmatrane pojedinačno ne mogu uvek dovoljno dobro da objasne.

Nova tehnologija omogućava istraživačima da najpre utvrde koje se tumorske lezije ponašaju drugačije, a zatim da upravo njih detaljno analiziraju na ćelijskom nivou. Time se otvara mogućnost proučavanja razloga zbog kojih određeni tumor nastavlja da raste ili postaje otporan na terapiju dok drugi reaguje na isti tretman.

Istraživači su mogućnosti sistema demonstrirali na genetski modifikovanim modelima hepatocelularnog karcinoma jetre i adenokarcinoma pluća. Uspeli su da vizuelizuju nastanak tumora u dubokim tkivima, prate njihov razvoj i zatim analiziraju ćelijske interakcije unutar tumorskog mikrookruženja. Autori navode da, prema njihovim saznanjima, ovakvo multiskalno odnosno tomografsko praćenje onkogeneze ranije nije bilo demonstrirano na ovaj način.

Potencijalna vrednost tehnologije nije ograničena samo na posmatranje rasta tumora. Sistem bi mogao da pomogne u preciznijem ispitivanju novih terapija, jer istraživačima omogućava da tokom vremena prate odgovor pojedinačnih tumora, a zatim istraže ćelijske mehanizme koji stoje iza uspeha ili neuspeha terapije. Umesto da se sve tumorske promene posmatraju kao biološki jednake, svaka lezija može se analizirati u kontekstu sopstvenog ponašanja i mikrookruženja.

Samo za eksperimente na miševima

Važno je, međutim, da ova tehnologija za sada nije metoda za dijagnostikovanje ili praćenje raka kod ljudi. Sistem je razvijen za pretklinička istraživanja i trenutno je ograničen na eksperimente na miševima. Njegov neposredni značaj zato nije u tome što će pacijenti uskoro biti pregledani ovom metodom, već u mogućnosti da naučnici mnogo detaljnije proučavaju biologiju raka i način na koji tumori reaguju na eksperimentalne terapije.

Autori smatraju da princip povezivanja različitih prostornih nivoa snimanja ima potencijal i izvan onkologije. Sličan pristup mogao bi vremenom biti koristan u istraživanjima imunologije, neuronauke i regenerativne medicine, odnosno svuda gde je potrebno povezati promene koje se odvijaju u čitavom organizmu sa ponašanjem određenih ćelija.

Najveći doprinos ove tehnologije zato nije samo stvaranje detaljnije slike tumora, već mogućnost da se ista biološka priča prati kroz različite nivoe organizacije. Naučnici mogu da vide gde se rak razvija u organizmu, izdvoje leziju koja ih posebno zanima, a zatim se spuste sve do pojedinačnih ćelija i prouče šta se u njihovom neposrednom okruženju zapravo događa. Upravo povezivanje tog „pogleda izdaleka“ sa mikroskopskim detaljima moglo bi pomoći u boljem razumevanju zašto se tumori razlikuju i zbog čega neki odgovaraju na terapiju, dok drugi uspevaju da joj se odupru.

Studija je objavljena u žurnalu Nature Biotechnology.

(Telegraf Nauka / SciTech Daily)