유방 종양 미세환경의 생체 내 이미징을 위한 라벨 없는 세분화 접근법

Brian M. Burkel; David R. Inman; María Virumbrales-Muñoz; Erica J. Hoffmann; Suzanne M. Ponik

doi:10.3791/63413

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방법 논문

유방 종양 미세환경의 생체 내 이미징을 위한 라벨 없는 세분화 접근법

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DOI:

10.3791/63413

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2022년 5월 24일

Brian M. Burkel¹ , David R. Inman¹ , María Virumbrales-Muñoz¹^,² , Erica J. Hoffmann¹ , Suzanne M. Ponik¹^,³

¹Department of Cell and Regenerative Biology, University of Wisconsin-Madison, ²Department of Pathology, University of Wisconsin-Madison, ³Carbone Cancer Center, University of Wisconsin-Madison

이 논문에서

요약

여기에 설명된 생체내 영상화 방법은 대사 보조인자 NAD(P)H로부터의 콜라겐 초고조파 생성 및 내인성 형광을 이용하여 표지되지 않은 종양 미세환경을 종양, 기질 및 혈관 구획으로 비침습적으로 분절하여 4D 생체내 영상의 심층 분석을 한다.

초록

살아있는 종양 미세환경 내에서 수많은 세포 유형과 세포외 매트릭스(ECM) 사이의 복잡하고 역동적인 생리적 상호작용을 시각화하는 능력은 종양 진행을 조절하는 기전을 이해하는 중요한 단계이다. 이것은 현재의 생체 내 이미징 기술을 통해 달성 될 수 있지만, 조직의 이질적 특성과 실험 관찰 내에서 공간 맥락에 대한 필요성으로 인해 여전히 어려운 과제로 남아 있습니다. 이를 위해 우리는 콜라겐 초고조파 생성 영상화, 대사 보조인자 NAD(P)H로부터의 내인성 형광, 형광 수명 이미징 현미경(FLIM)을 비침습적으로 종양 미세환경을 종양 둥지의 기본 도메인, 주변 스트로마 또는 ECM 및 혈관 구조로 분류하는 수단으로 쌍을 이루는 생체내 이미징 워크플로우를 개발했습니다. 이 비침습적 프로토콜은 유방 종양 모델의 타임랩스 이미지 획득부터 후처리 분석 및 이미지 세분화에 이르기까지 단계별 프로세스를 자세히 설명합니다. 이 워크플로우의 주요 장점은 대사 시그니처를 활용하여 외인성 형광 라벨을 사용하지 않고 동적으로 변화하는 살아있는 종양 미세환경을 맥락화하여 인간 환자 유래 이종이식편(PDX) 모델 및 외인성 형광단이 쉽게 적용되지 않는 미래의 임상 사용에 유리하다는 것입니다.

서론

종양 미세환경 내의 세포외 기질 (ECM)은 질환 진행을 더욱 촉진하기 위해 다수의 세포 유형에 의해 동적으로 침착되고 리모델링되는 것으로 알려져 있다 ^1,2,3. 이러한 매트릭스 변경은 세포 거동을 변화시키는 기계적 및 생물학적 단서를 모두 제공하며 종종 매트릭스 리모델링의 지속적인 사이클을 초래^{합니다 4}. 종양 세포와 세포외 매트릭스 사이의 동적, 상호적 상호 작용에 대한 조사는 종종 시험관내 배양 또는 미세유체 시스템에서 3차원(3D)을 사용하여 수행된다. 이러한 상향식 접근법은 ECM 리모델링^5,6,7, 증식 증가⁸, 상피에서 중간엽 전이^9,10,11,12, 종양 세포 이동 및 침윤 7,13,14,15,16