אחראי ~ 90% ממקרי המוות, גרורות הוא הגורם העיקרי לתמותה הקשורה לסרטן1. בין האתרים העיקריים של גרורות שנצפו קלינית (עצם, כבד, ריאות, מוח)2, הריאה הוכיחה מאתגרת במיוחד עבור הדמיה in vivo באמצעות מיקרוסקופיה תוך ויאלית. הסיבה לכך היא שהריאה היא איבר עדין בתנועה מתמדת. התנועה המתמשכת של הריאות, המורכבת עוד יותר על ידי תנועת לב תוך-גזעית, מהווה מחסום משמעותי להדמיה מדויקת. לכן, בשל חוסר נגישותה היחסית לאופנה להדמיה אופטית תוך-וינטלית ברזולוציה גבוהה, צמיחת הסרטן בתוך הריאה נחשבה לעתים קרובות לתהליך נסתר3.
בסביבה הקלינית, טכנולוגיות הדמיה כגון טומוגרפיה ממוחשבת (CT), טומוגרפיה של פליטת פוזיטרונים (PET) והדמיה תהודה מגנטית (MRI) מאפשרות הדמיה עמוק בתוך איברים חיוניים שלמים כגון הריאה4. עם זאת, בעוד שיטות אלה מספקות תצוגות מצוינות של האיבר ברוטו (לעתים קרובות אפילו חושף פתולוגיה לפני הופעת הסימפטומים הקליניים), הם ברזולוציה לקויה כדי לזהות תאים סרטניים מופצים בודדים כפי שהם מתקדמים דרך השלבים המוקדמים של גרורות. כתוצאה מכך, עד שהמודל הנ"ל מספק כל אינדיקציה לגרורות לריאה, מוקדים גרורתיים כבר מבוססים ומתרבים היטב. מאז microenvironment הגידול ממלא תפקיד מרכזי בהתקדמות הסרטן היווצרות גרורות5,6, יש עניין רב לחקור את השלבים המוקדמים ביותר של זריעה גרורתית ב vivo. עניין זה מתודלק עוד יותר על ידי ההערכה המוגברת שתאים סרטניים מופצים עוד לפני שהגידול העיקרי מזוהה7,8 והראיות הגוברות לכך שהם שורדים כתאים בודדים ובמצב רדום במשך שנים עד עשרות שנים לפני שנשרים לתוך מאקרו-גרורות9.
בעבר, הדמיה של הריאה ברזולוציה של תא אחד כללה בהכרח תכשירים ex vivo או explant10,11,12,13, הגבלת ניתוחים לנקודות זמן בודדות. בעוד שתכשירים אלה מספקים מידע שימושי, הם אינם מספקים כל תובנה על הדינמיקה של תאים סרטניים בתוך האיבר המחובר למערכת מחזור שלמה.
ההתקדמות הטכנולוגית האחרונה בהדמיה אפשרה הדמיה תוך-וינטלית של הריאה השלמה ברזולוציה של תא בודד על פני תקופות של עד 12 שעות14,15,16. זה נעשה במודל מורין באמצעות פרוטוקול שכלל אוורור מכני, כריתה של בית החזה, ושתקת ריאות בסיוע ואקום. עם זאת, למרות המציע את התמונות הראשונות ברזולוציה של תא בודד של הריאה השלם מבחינה פיזיולוגית, הטכניקה היא פולשנית מאוד סופני, ובכך מונע מפגשי הדמיה נוספים מעבר להליך האינדקס. מגבלה זו, אם כן, מונעת את יישומה לחקר צעדים גרורתיים הנגזרים מ- 12 שעות, כגון רדומים וייזום מחדש של צמיחה14,15,16. יתר על כן, דפוסים של התנהגות תאית שנצפו באמצעות גישה הדמיה זו חייבים להתפרש בזהירות, בהתחשב בכך הפרשי לחץ הנגרמים על ידי ואקום עלולים לגרום הסחות בזרימת הדם.
כדי להתגבר על מגבלות אלה, פותח לאחרונה חלון זעיר פולשני להדמיה ברזולוציה גבוהה של הריאה (WHRIL), המקלה על הדמיה סדרתית על פני תקופה ממושכת של ימים עד שבועות, ללא צורך באוורור מכני17. הטכניקה כרוכה ביצירת 'בית החזה שקוף' עם חלל בית החזה אטום לשימור תפקוד תקין של הריאות. ההליך נסבל היטב, ומאפשר לעכבר להתאושש ללא שינוי משמעותי בפעילות הבסיסית ובתפקוד. כדי אמין לוקליזציה בדיוק באותו אזור ריאות בכל מפגש הדמיה בהתאמה, טכניקה המכונה microcartography הוחל על חלון זה18. דרך חלון זה, ניתן היה ללכוד תמונות של תאים כשהם מגיעים למיטת כלי הדם של הריאה, חוצים את האנדהותל, עוברים חלוקת תאים וגדלים למיקרו גרורות.
כאן, המחקר מציג תיאור מפורט של פרוטוקול כירורגי משופר להשתלה של WHRIL, אשר מפשט את הניתוח ובו זמנית להגדיל את יכולת הרבייה והאיכות שלה. בעוד פרוטוקול זה נועד לאפשר חקירה של התהליכים הדינמיים שבבסיס גרורות, הטכניקה עשויה להיות מיושמת לחילופין על חקירות של תהליכים רבים של ביולוגיה ריאות ופתולוגיה.