Najbardziej śmiertelnym aspektem raka są przerzuty, które odpowiadają za ponad 90% zachorowalności i śmiertelności związanej z rakiem1. Przerzuty są procesem wieloetapowym, a ze względu na jego złożoność, dokładne mechanizmy komórkowe i molekularne, które rządzą rozprzestrzenianiem się i wzrostem przerzutów, są nadal nieuchwytne. Aby uzyskać przerzuty, komórki nowotworowe w guzie pierwotnym muszą odłączyć się od sąsiednich komórek i błony podstawnej, przejść przez macierz zewnątrzkomórkową, wewnątrznaczyniowe, przemieszczać się przez naczynia krwionośne lub limfatyczne, wynaczynić w miejscu wtórnym, a na koniec przetrwać i ustalić guzy wtórne. Oprócz właściwości komórek nowotworowych, wkład mikrośrodowiska, które obejmuje sąsiedni zrąb wraz z normalnymi odpowiednikami komórek rakowych, ma kluczowe znaczenie dla wysiewu i tworzenia zmian przerzutowych2.
Tradycyjne metody badania siewu i wzrostu przerzutów badają stany statyczne, ponieważ tkanki są wycinane i cięte do histologii. Dane te generują jedynie migawkę tego wysoce dynamicznego procesu. Chociaż z tych badań można uzyskać pewne przydatne informacje, skomplikowany proces, w którym komórki nowotworowe i zrębowe oddziałują na siebie podczas tworzenia przerzutów, nie może być odpowiednio oceniony tymi metodami. Co więcej, nie jest możliwe uzyskanie wglądu w wzorce migracji komórek nowotworowych lub zrębowych, które są ważne w tworzeniu kolonii w odległym miejscu. Aby skutecznie badać proces przerzutowy, niezbędna jest wizualizacja różnych interakcji między komórkami nowotworowymi a ich mikrośrodowiskiem w sposób ciągły i w czasie rzeczywistym.
Płuco jest częstym miejscem przerzutów z guzów litych, takich jak rak piersi, jelita grubego, trzustki, czerniak i mięsak3. Obrazowanie przyżyciowe było wcześniej wykorzystywane do badania interakcji komórka-komórka w różnych modelach guza pierwotnego i przerzutów4,5. Metody obrazowania płuc u myszy, w tym obrazowanie przyżyciowe, obrazowanie przekroju płuc i test przerzutów do płuc ex vivo, zostały opublikowane6–9. Obrazowanie przyżyciowe płuc myszy wykorzystuje okno ssania klatki piersiowej w celu ustabilizowania płuc6. Metoda ta służy do obrazowania poklatkowego mikrokrążenia płucnego i przestrzeni pęcherzykowych. Anatomiczne umiejscowienie płuc stanowi wyzwanie dla obrazowania przyżyciowego. Aby uzyskać dostęp do płuc, należy otworzyć klatkę piersiową, co prowadzi do utraty podciśnienia i zapadnięcia się płuc. Ta metoda pozwala na wizualizację tylko niewielkiej części płuc i jest wymagająca technicznie; Niepotrzebna komplikacja w badaniach, które badają procesy niezależne od przepływu krwi. Co więcej, metoda ta wymaga również zagłuszania ruchu spowodowanego oddychaniem. Odbywa się to albo poprzez zbieranie obrazów między oddechami, albo podczas analiz po akwizycji obrazu10. Alternatywne obrazowanie wycinka płuca ex vivo zapewnia stabilność i głębokość, a także przygotowuje miąższ płuc do barwienia immunologicznego7. Jednak długotrwały proces cięcia prowadzi do znacznego opóźnienia między momentem uśmiercenia zwierzęcia a rozpoczęciem sesji obrazowania. Co więcej, proces cięcia płuc myszy powoduje znaczną śmierć komórek8, wpływając w ten sposób na jakość i ilość próbek obrazowania i być może niepotrzebnie zmieniając interakcje guz-zręb. Aby technicznie połączyć metody obrazowania przyżyciowego z obrazowaniem wycinków płuc, wykorzystując jednocześnie zalety tych dwóch technik, opracowano stosunkowo szybką i łatwą metodę obrazowania płuc ex vivo. Metodę tę uzyskano poprzez obrazowanie niepodciętych płatów całych płuc. Za pomocą tej metody można przez kilka godzin wizualizować w czasie rzeczywistym ruchliwość komórek nowotworowych, a także interakcje między komórkami nowotworowymi a komórkami zrębu w ich mikrośrodowisku.