حركة الخلية هي عملية نمطية تتطلب إنشاء محور قطبية وإعادة ترتيب الهيكل الخلوي المولدة للقوة. تعرف بلمرة الأكتين وارتباطها بالميوسين بأنهما المساهمان الرئيسيان في القوى البارزة والانقباضية اللازمة لحركة الخلية1. تعتبر الأنابيب الدقيقة هي الجهات الفاعلة الرئيسية في استقطاب الخلايا وثبات الاتجاه أثناء الهجرة2. في السنوات الأخيرة ، ثبت أيضا أن MTs تخلق وتثبت نتوءات لدعم قوى الضغط الميكانيكي أثناء غزو الخلايا في 3D3. في الآونة الأخيرة ، شاركت MTs بشكل مباشر في النقل الميكانيكي في الالتصاقات البؤرية والهجرة الحساسة للميكانيكا4. يتكون عدم الاستقرار الديناميكي الذي يميز ديناميكيات نهاية MT-plus من مراحل متكررة من البلمرة (النمو) وإزالة البلمرة (الانكماش) ، والتي يتم التحكم فيها بواسطة عدد كبير من البروتينات المرتبطة بالأنابيب الدقيقة وشلالات الإشارات داخل الخلايا ، مثل تلك التي يحكمها RHO-GTPases5،6،7. جعل دور شبكة MT في هجرة الخلايا وغزوها التحقيق في ديناميكيات MT عنصرا أساسيا لفهم آليات توجيه الخلايا المناعية والتئام الجروح وغزو السرطان بشكل أفضل.
تعد قدرة الخلايا السرطانية على الهروب من قلب الورم الرئيسي ، والانتشار في الأنسجة ، وتوليد أورام ثانوية خطوة حاسمة في منع النجاح العالمي في الحرب ضد السرطان التي أعلنت قبل 50 عاما 8,9. كانت إحدى أكبر العقبات هي فهم كيفية غزو الخلايا السرطانية للأنسجة بنشاط. تعتمد آليات الغزو الرئيسية على نفس المبادئ التي تحكم هجرة الخلايا غير السرطانية10. ومع ذلك ، ظهرت خصائص هجرة الخلايا السرطانية11 ، مما أثار الحاجة إلى توصيف أفضل لهذا النوع من الهجرة. على وجه التحديد ، نظرا لأن البيئة المكروية للورم تظهر كلاعب رئيسي في تطور السرطان12 ، فإن مراقبة وتحليل غزو الخلايا السرطانية في سياق فسيولوجي ذي صلة أمر ضروري لكشف آليات نشر الخلايا السرطانية.
تعتبر MTs أساسية لتطور السرطان ، للحفاظ على كل من الانتشار والغزو. يمكن أن يساعد التحليل الدقيق لديناميكيات MT في الموقع في تحديد عوامل تغيير MT (MTA) في كلتا العمليتين. تختلف ديناميكيات MT بشكل كبير عند حدوث تغيير في البيئة. في المختبر ، يمنع العلاج بعوامل مزعزعة للاستقرار MT مثل نوكودازول تكوين نتوء الخلايا عندما يتم تضمين الخلايا في المواد الهلامية في 3D ، في حين أنه ليس له تأثير يذكر على هجرة الخلايا ثنائية الأبعاد13,14. على الرغم من التحدي الفني ، إلا أن التقدم في التصوير داخل الجسم يسمح بتحليل ديناميكيات MT أثناء غزو الخلايا السرطانية في الجسم الحي. على سبيل المثال ، كشفت ملاحظة MTs في خلايا الساركوما الليفية المطعمة تحت الجلد في الفئران أن الضامة المرتبطة بالورم تؤثر على ديناميكيات MT في الخلايا السرطانية15. ومع ذلك ، فإن نماذج الفئران هذه تنطوي على إجراءات جراحية واسعة النطاق وتظل غير مرضية للسرطانات التي يصعب الوصول إليها ، مثل ورم الدماغ شديد التوغل ، GBM.
على الرغم من متوسط وقت البقاء على قيد الحياة الكئيب لمدة 15 شهرا16 ، لا يعرف سوى القليل عن طريقة انتشار GBM داخل حمة الدماغ أو العناصر الجزيئية الرئيسية التي تدعم غزو خلايا GBM في أنسجة المخ. قدم التحسين في نموذج xenograft التقويمي للفأر (PDX) وإنشاء نوافذ الجمجمة آفاقا جديدة لدراسات غزو خلايا GBM17,18. ومع ذلك ، نظرا لجودة التصوير دون المستوى الأمثل ، فقد سمح هذا النموذج في الغالب بالتصوير الطولي للطعوم الخارجية السطحية ولم يتم استخدامه بنجاح لدراسة التصوير تحت الخلوي لبروتينات الهيكل الخلوي حتى الآن. علاوة على ذلك ، في أعقاب الأمر القضائي "3Rs" للحد من استخدام القوارض واستبدالها بالفقاريات السفلية ، تم إنشاء نماذج بديلة.
الاستفادة من المناعة البدائية التي لوحظت في يرقات الزرد (Danio rerio) ، تم تطوير الحقن التقويمي لخلايا GBM في دماغ الأسماك19،20،21. الحقن بالقرب من البطينين في الدماغ المتوسط النامي يلخص معظم الفيزيولوجيا المرضية GBM البشرية21 ، ويلاحظ نفس النمط المفضل لغزو GBM كما هو الحال في خيار الأوعية البشرية22. بفضل شفافية يرقات الأسماك ، يسمح هذا النموذج بتصور خلايا GBM التي تغزو الدماغ من المناطق المحيطة بالبطين حيث يعتقد أن معظم GBMs تنشأ23.
نظرا لأن MTs ضرورية لغزو خلايا GBM في المختبر24,25 ، فهناك حاجة إلى توصيف أفضل لديناميكيات MT وتحديد المنظمين الرئيسيين أثناء غزو الخلايا. ومع ذلك ، حتى الآن ، لم تتضمن البيانات التي تم إنشاؤها باستخدام نموذج تقويم الزرد تحليلا تحت خلوي لديناميكيات MT أثناء عملية الغزو. تقدم هذه الورقة بروتوكولا لدراسة ديناميكيات MT في الجسم الحي وتحديد دورها أثناء غزو سرطان الدماغ. بعد وضع علامات على الأنابيب الدقيقة المستقرة ، يتم حقن خلايا GBM الدقيقة عند 3 dpf في أدمغة يرقات الزرد وتصويرها في الوقت الفعلي بدقة مكانية وزمانية عالية أثناء تقدمها في أنسجة المخ. يسمح التصوير المباشر ل MTs الفلوري بالتحليل النوعي والكمي لديناميكيات MT plus-end. علاوة على ذلك ، يتيح هذا النموذج تقييم تأثير MTAs على ديناميكيات MT وعلى الخصائص الغازية لخلايا GBM في الوقت الفعلي. هذا البروتوكول غير الجراحي نسبيا جنبا إلى جنب مع عدد كبير من اليرقات التي يتم التعامل معها في وقت واحد وسهولة تطبيق الدواء (في مياه السمك) يجعل النموذج أحد الأصول للاختبار قبل السريري.