Una finestra permanente per indagare sulle metastasi del cancro al polmone

Lucia Borriello; Brian Traub; Anouchka Coste; Maja H. Oktay; David Entenberg

doi:10.3791/62761

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Articolo metodologico

Una finestra permanente per indagare sulle metastasi del cancro al polmone

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DOI:

10.3791/62761

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1 luglio 2021

Lucia Borriello^*¹^,² , Brian Traub^*¹^,²^,³ , Anouchka Coste¹^,²^,³ , Maja H. Oktay¹^,²^,⁴^,⁵ , David Entenberg¹^,²^,⁴

¹Department of Anatomy and Structural Biology, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ²Gruss-Lipper Biophotonics Center, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ³Department of Surgery, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center, ⁴Integrated Imaging Program, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Cente, ⁵Department of Pathology, Einstein College of Medicine / Montefiore Medical Center

^* These authors contributed equally

In questo articolo

Sommario

Qui presentiamo un protocollo per l'impianto chirurgico di una finestra ottica permanentemente a dimora per il torace murino, che consente l'imaging intravitale ad alta risoluzione del polmone. La permanenza della finestra la rende adatta allo studio dei processi cellulari dinamici nel polmone, in particolare quelli che si stanno lentamente evolvendo, come la progressione metastatica delle cellule tumorali disseminate.

Abstract

Le metastasi, che rappresentano circa il 90% della mortalità correlata al cancro, comportano la diffusione sistemica delle cellule tumorali dai tumori primari ai siti secondari come l'osso, il cervello e il polmone. Sebbene ampiamente studiati, i dettagli meccanicistici di questo processo rimangono poco compresi. Mentre le modalità di imaging comuni, tra cui la tomografia computerizzata (TC), la tomografia ad emissione di positroni (PET) e la risonanza magnetica (MRI), offrono vari gradi di visualizzazione grossolana, ognuna manca della risoluzione temporale e spaziale necessaria per rilevare la dinamica delle singole cellule tumorali. Per risolvere questo problema, sono state descritte numerose tecniche per l'imaging intravitale di siti metastatici comuni. Di questi siti, il polmone si è dimostrato particolarmente difficile da accedere per l'imaging intravitale a causa della sua delicatezza e del suo ruolo critico nel sostenere la vita. Sebbene in precedenza siano stati descritti diversi approcci per l'imaging intravitale a singola cellula del polmone intatto, tutti comportano procedure altamente invasive e terminali, limitando la durata massima possibile dell'imaging a 6-12 ore. Qui è descritta una tecnica migliorata per l'impianto permanente di una finestra ottica toracica minimamente invasiva per l'imaging ad alta risoluzione del polmone (WHRIL). In combinazione con un approccio adattato alla microcartografia, l'innovativa finestra ottica facilita l'imaging intravitale seriale del polmone intatto a risoluzione a singola cellula in più sessioni di imaging e per più settimane. Data la durata senza precedenti del tempo in cui i dati di imaging possono essere raccolti, il WHRIL può facilitare la scoperta accelerata dei meccanismi dinamici alla base della progressione metastatica e di numerosi processi biologici aggiuntivi all'interno del polmone.

Introduzione

Responsabile di circa il 90% dei decessi, la metasta è la principale causa di mortalità correlata al cancro¹. Tra i principali siti di metastasi clinicamente osservate (ossa, fegato, polmone, cervello)², il polmone si è dimostrato particolarmente impegnativo per l'imaging in vivo tramite microscopia intravitale. Questo perché il polmone è un organo delicato in moto perpetuo. Il movimento continuo dei polmoni, ulteriormente aggravato dal movimento cardiaco intratoracico, rappresenta una barriera sostanziale per l'imaging accurato. Pertanto, a causa della sua relativa inaccessibilità alle modalità per l'imaging ot....