Przytłaczające dowody pokazują teraz, że mikrośrodowisko guza, składające się z heterogenicznych populacji komórek, w tym fibroblastów, komórek śródbłonka, komórek immunologicznych i zapalnych, macierzy zewnątrzkomórkowej i czynników rozpuszczalnych, odgrywa kluczową rolę w inicjacji i progresji guzów litych, przyczyniając się do prawie wszystkich cech charakterystycznych raka1. Rzeczywiście, podczas progresji guza zachodzą ciągłe dynamiczne interakcje między przekształconymi komórkami rakowymi a komórkami zrębu, które ewoluują, aby wytworzyć mikrośrodowisko korzystne dla nowotworuzłośliwego 2. Wśród komórek odpornościowych, które infiltrują mikrośrodowisko guza, najliczniej występują komórki szpikowe3. Składające się z makrofagów związanych z nowotworem (TAM), komórek supresorowych pochodzenia szpikowego (MDSC), komórek dendrytycznych (DC) i neutrofili (PMN), komórki szpikowe są rekrutowane ze szpiku kostnego i stopniowo naciekają guzy, uwalniając cytokiny, czynniki wzrostu i proteazy, które mogą sprzyjać wzrostowi guza i rozprzestrzeniać się4. Wzajemne oddziaływanie między komórkami rakowymi a komórkami szpikowymi jest złożone, ale dynamiczne. W związku z tym zrozumienie natury ich interakcji ma kluczowe znaczenie dla ustalenia, dlaczego komórki te sprzyjają progresji raka, zamiast uczestniczyć w przeciwnowotworowej odpowiedzi immunologicznej, i mogą pomóc w znalezieniu nowych celów do jej kontrolowania.
Bezpośrednia obserwacja za pomocą mikroskopii przyżyciowej dostarcza informacji na temat dynamiki komórek w tkankach żywych myszy5. Czterokolorowy, wieloobszarowy, mikrosoczewkowy system konfokalny z wirującym dyskiem został zaprojektowany do badania komórek zrębu w guzach sutka6. Takie podejście umożliwia długotrwałe, ciągłe obrazowanie i ma kilka zalet, takich jak (a) szybka akwizycja obrazów w celu zminimalizowania artefaktów ruchu, (b) długoterminowe znieczulenie, (c) akwizycja czterech kolorów w celu śledzenia różnych typów komórek, (d) znakowanie fluorescencyjne różnych składników nowotworowych oraz (e) obserwacja różnych mikrośrodowisk guza u tej samej myszy w celu uniknięcia zmienności między myszami7-9. Dzięki tej technologii odnotowano różne zachowania komórek w modelu onkogenu środkowego T (PyMT) napędzanego promotorem wirusa guza sutka (MMTV), który wykazuje postępujące stadia nowotworzenia. Limfocyty T regulatorowe (Treg, wizualizowane przez transgen Foxp3EGFP) migrują preferencyjnie w pobliżu naczyń krwionośnych, podczas gdy DC (CD11c-DTR-EGFP), fibroblasty związane z rakiem (Fsp1+/+-EGFP) i komórki szpikowe (c-fms-EGFP) wykazują większą ruchliwość na obrzeżach guza niż w masie guza. W stanie ostrego niedotlenienia ogólnoustrojowego komórki migrowały inaczej: limfocyty Treg przestają migrować w przeciwieństwie do komórek szpikowych, które nadal się poruszają6. Ponadto w tym samym modelu mysim wykazano, że wrażliwość na doksorubicynę zmienia się wraz ze stadium nowotworu, dystrybucja leku jest związana z odpowiedzią na lek, a leczenie doksorubicyną prowadzi do zależnej od CCR2 rekrutacji komórek szpikowych do guzów. W związku z tym obrazowanie na żywo może być również wykorzystane do uzyskania wglądu w reakcje leków in situ i biologię chemiooporności10,11.
Mutacje genu gruczolakowatej polipowatości coli (Apc) często występują w ludzkich gruczolakach i rakach jelita grubego12, a mutacja pojedynczej kopii genu Apc powoduje rodzinną polipowatość gruczolakowatą (FAP), która wiąże się z bardzo wysokim ryzykiem raka jelita grubego13. Mysi szczep ApcMin/+ jest nosicielem mutacji skróconej w kodonie 850 genu Apc i spontanicznie rozwija mnogie gruczolaki jelitowe w całym jelicie cienkim14-16. Długoterminowe obrazowanie przyżyciowe jelita jest trudne ze względu na inwazyjność zabiegu, ponieważ do dostępu do jelita konieczne jest otwarcie jamy otrzewnej. Krótkoterminowe badania obrazowe na żywo zostały wcześniej opublikowane na zdrowym jelicie17,18, ale nie zgłoszono długoterminowej bezpośredniej obserwacji guzów jelitowych. Zaprojektowano i udoskonalono procedurę chirurgiczną w celu wizualizacji guzów przez surowiczą powierzchnię jelita, przy użyciu systemu mikroskopii krążkowej przyżyciowej, używanej wcześniej do obrazowania guzów piersi6,10. W tym artykule opisano protokół, który pozwala śledzić zachowanie komórek szpikowych w guzach jelita cienkiego za pomocą myszy ApcMin/+.