المسؤولة عن ~ 90٪ من الوفيات، الانبثاث هو السبب الرئيسي للوفيات المرتبطة بالسرطان1. من بين المواقع الرئيسية للنقائل لوحظ سريريا (العظام والكبد والرئة والدماغ)2، وقد ثبت الرئة تحديا خاصا للتصوير في الجسم الحي عن طريق المجهر داخل الجسم. وذلك لأن الرئة هي جهاز حساس في حركة دائمة. تمثل الحركة المستمرة للرئتين، التي تتفاقم أكثر بسبب حركة القلب داخل الصدر، حاجزا كبيرا أمام التصوير الدقيق. لذلك ، نظرا لعدم إمكانية الوصول النسبي إلى طرائق التصوير البصري داخل الفيتالي عالي الدقة ، غالبا ما يعتبر نمو السرطان داخل الرئة عملية غامضة3.
في الإعداد السريري، تتيح تقنيات التصوير مثل التصوير المقطعي المحوسب (CT) والتصوير المقطعي لانبعاثات البوزيترون (PET) والتصوير بالرنين المغناطيسي (MRI) التصور العميق داخل الأعضاء الحيوية السليمة مثل الرئة4. ومع ذلك ، في حين أن هذه الطرائق توفر وجهات نظر ممتازة للعضو الإجمالي (غالبا ما تكشف عن علم الأمراض قبل ظهور الأعراض السريرية) ، إلا أنها غير كافية للكشف عن الخلايا السرطانية المنشورة الفردية أثناء تقدمها خلال المراحل المبكرة من الانبثاث. وبالتالي ، بحلول الوقت الذي توفر فيه الطرائق المذكورة أعلاه أي مؤشر على الانبثاث في الرئة ، تكون البؤر النقيلية راسخة بالفعل وتتكاثر. منذ البيئة الدقيقة الورم يلعب دورا محوريا في تطور السرطان وتشكيل الانبثاث5،6، هناك اهتمام كبير في التحقيق في الخطوات الأولى من البذر النقيلي في الجسم الحي. ومما يزيد من هذا الاهتمام زيادة التقدير أن الخلايا السرطانية نشر حتى قبل الكشف عن الورم الأساسي7,8 والأدلة المتزايدة على أنها البقاء على قيد الحياة كخلايا واحدة وفي حالة نائمة لسنوات إلى عقود قبل أن يتم النمو إلى الانبثاث الكلي9.
في السابق ، كان تصوير الرئة بدقة خلية واحدة ينطوي بالضرورة على تحضيرات الجسم الحي السابق أو explant10،11،12،13، مما يحد من التحليلات إلى نقاط زمنية واحدة. في حين أن هذه الاستعدادات لا توفر معلومات مفيدة، فإنها لا توفر أي نظرة ثاقبة في ديناميات الخلايا السرطانية داخل الجهاز متصلة بنظام الدورة الدموية سليمة.
وقد مكنت التطورات التكنولوجية الأخيرة في التصوير التصور داخلvital من الرئة سليمة في قرار خلية واحدة على مدى فترات تصل إلى 12 ساعة14،15،16. وقد تم تحقيق ذلك في نموذج مورين باستخدام بروتوكول ينطوي على التهوية الميكانيكية، وإعادة استئصال القفص الصدري، وشل الرئة بمساعدة الفراغ. ومع ذلك ، على الرغم من تقديم أول صور خلية واحدة دقة الرئة سليمة من الناحية الفسيولوجية ، وتقنية الغازية للغاية ونهاية ، وبالتالي منع المزيد من جلسات التصوير وراء الإجراء مؤشر. هذا القيد، لذلك، يمنع تطبيقه على دراسة الخطوات النقيلية التي تستغرق وقتا أطول من 12 ساعة، مثل السكون وإعادة بدء النمو14،15،16. وعلاوة على ذلك، يجب تفسير أنماط السلوك الخلوي التي لوحظت باستخدام هذا النهج التصوير بحذر، بالنظر إلى أن فروق الضغط الناجمة عن الفراغ من المرجح أن تسبب تسريبات في تدفق الدم.
للتغلب على هذه القيود، تم مؤخرا تطوير نافذة طفيفة التوغل للتصوير عالي الدقة للرئة (WHRIL)، مما يسهل التصوير التسلسلي على مدى فترة ممتدة من أيام إلى أسابيع، دون الحاجة إلى التهوية الميكانيكية17. وتنطوي هذه التقنية على إنشاء "قفص الصدري شفاف" مع تجويف صدري مختوم للحفاظ على وظيفة الرئة الطبيعية. هذا الإجراء جيد التحمل ، مما يسمح للفأر بالتعافي دون تغيير ذي مغزى في نشاط خط الأساس ووظيفته. لتعريب موثوق بالضبط نفس منطقة الرئة في كل جلسة تصوير ذات الصلة، تم تطبيق تقنية تعرف باسم التصوير الدقيق لهذه النافذة18. من خلال هذه النافذة ، كان من الممكن التقاط صور للخلايا عند وصولها إلى سرير الأوعية الدموية في الرئة ، وعبور البطانة ، والخضوع لتقسيم الخلايا ، والنمو إلى الانبثاث الدقيق.
هنا ، تقدم الدراسة وصفا مفصلا لبروتوكول جراحي محسن لزرع WHRIL ، والذي يبسط الجراحة مع زيادة إمكانية إعادة إنتاجها وجودتها في الوقت نفسه. في حين تم تصميم هذا البروتوكول لتمكين التحقيق في العمليات الديناميكية الكامنة وراء الانبثاث ، يمكن تطبيق هذه التقنية بدلا من ذلك على التحقيقات في العديد من عمليات بيولوجيا الرئة وعلم الأمراض.