Śledzenie rozsiewu komórek nowotworowych z przerzutów do płuc za pomocą fotokonwersji
7 lipca 2023
Prezentujemy metodę badania redystrybucji komórek nowotworowych z przerzutów do płuc z wykorzystaniem protokołu chirurgicznego selektywnej fotokonwersji przerzutów do płuc, a następnie identyfikacji zaczerwienionych komórek nowotworowych w narządach trzeciego rzędu.
Najnowsze dowody sugerują, że istniejące zmiany przerzutowe mogą działać jako źródło rozsiewania się komórek nowotworowych, które powodują powstawanie nowych zmian. Proces ten nazywa się przerzutami do siewu przerzutów i może zwiększać obciążenie guza oraz obniżać jakość życia i przeżywalność pacjentów z rakiem. Nasza metoda została opracowana w celu zbadania przerzutów do siewu przerzutów i czynników, które na nie wpływają.
Ta technika pomogła naszemu laboratorium ustalić, że komórki raka piersi mogą rozprzestrzeniać się z przerzutów do płuc i umożliwiła nam zbadanie czynników, które sprzyjają lub zapobiegają przerzutom. Odkrycia te mogą stanowić podstawę przyszłych badań nad spowolnieniem postępu raka z przerzutami. Płuca są częstym miejscem przerzutów, ale bardzo niewiele technik pozwala na badanie dynamiki komórek nowotworowych in vivo.
Technika ta umożliwia śledzenie komórek nowotworowych u żywych myszy, ułatwiając badanie specyficznych szlaków rozprzestrzeniania się przerzutów do płuc i terapii. Rak z przerzutami jest często chorobą nieuleczalną i śmiertelną. Technika ta może być wykorzystana do badania sposobów ograniczenia jego rozprzestrzeniania się, co prowadzi do terapii, które przedłużają życie pacjentów.
Po przygotowaniu myszy do operacji zidentyfikuj obszar docelowy, siedem milimetrów na lewo od mostka i około siedmiu milimetrów powyżej brzegu podżebrowego. Podnieś skórę nad zidentyfikowany obszar za pomocą kleszczy i wykonaj 10-milimetrowe okrągłe nacięcie za pomocą ostrych nożyczek do mikropreparowania, aby przeciąć tylko skórę. Następnie usuń tkankę miękką nad klatką piersiową i kauteryzuj wszelkie główne naczynia krwionośne na obu końcach za pomocą długopisu kauterycznego.
Podnieś szóste lub siódme żebro za pomocą kleszczy i użyj pojedynczego ostrza nożyczek do mikropreparowania, aby przebić mięsień międzyżebrowy. Teraz delikatnie obróć nożyczki i wykonaj około 10-milimetrowe nacięcie w przestrzeni międzyżebrowej, unikając kontaktu z tkanką płucną i żebrami. Delikatnie wypuść sprężone powietrze z nadgarstka lub dłoni, aby określić odpowiednią siłę przepływu i oczyścić dyszę z zanieczyszczeń.
Następnie zastosuj krótkie podmuchy powietrza w miejscu nacięcia, aby uniknąć uszkodzenia płuc. Za pomocą kleszczy podnieś szóste lub siódme żebro i włóż retraktor do nacięcia międzyżebrowego z ostrzami równoległymi do ściany klatki piersiowej. Następnie ostrożnie zwolnij uchwyt, aby zwijacz się otworzył i stopniowo odsłaniaj płuco.
Teraz nałóż dwie do trzech kropli sterylnego PBS podgrzanego do 37 stopni na odsłoniętą tkankę płucną, aby zapobiec jej wyschnięciu. Nałóż kawałek folii aluminiowej z małym wycięciem na mysz, umieszczając go bezpośrednio nad odsłoniętą tkanką płucną. Upewnij się, że wycięcie pokazuje tylko otwartą klatkę piersiową i pobliską tkankę w celu ukierunkowanej konwersji zdjęcia płuc.
Następnie umieść pudełko z wycięciem nad myszą i folią aluminiową, upewniając się, że wycięcie jest wyrównane z odsłoniętym płucem. I ustaw lampę do konwersji zdjęć bezpośrednio nad wycięciem na pudełku. Następnie włącz lampę konwersji zdjęć, aby oświetlić odsłoniętą tkankę płucną przez ciągły okres sześciu minut.
Po konwersji zdjęcia wyłącz lampę i wyczyść obudowę lampy oraz maskę z folii aluminiowej z dala od myszy. Oddziel płuco od ściany klatki piersiowej, odprowadzając powietrze w nadgarstku, a następnie wypuść powietrze w nacięciu klatki piersiowej. Mocno chwyć uchwyt zwijacza i ściśnij go, aby zamknąć ostrza.
Ostrożnie wymanewruj zamknięty retraktor z przestrzeni międzyżebrowej, uważając, aby nie dotknąć tkanki płucnej. Następnie użyj jedwabnego szwu 5-0, aby zamknąć nacięcie międzyżebrowe za pomocą prostego ciągłego wzoru szwu, upewniając się, że żebro po obu stronach nacięcia jest włączone. Mocno pociągnij szew, aby upewnić się, że krawędzie rany są wyrównane, przywracając integralność ściany klatki piersiowej.
Zabezpiecz szew, czterokrotnie zaznaczając koniec. Przytnij ogony szwu jak najbliżej węzła i zamknij skórę za pomocą zszywek chirurgicznych. Aby usunąć nadmiar powietrza z jamy klatki piersiowej, włóż jednomililitrową strzykawkę z igłą o rozmiarze 28 poniżej wyrostka mieczykowatego.
Wciągnąć strzykawkę z powrotem do około jednego mililitra. Wyjąć strzykawkę z myszy i wypuścić powietrze. Pokazano obrazy odsłoniętych dendra2 wyrażających przerzuty do płuc przed ekspozycją na światło niebieskie.
Wystawienie dendra2 wyrażającego przerzuty do płuc na niebieskie światło wykazało, że sześciominutowa ekspozycja wytworzyła najjaśniejszy sygnał w kanale przekształconym w zdjęcie, zarówno w próbkach ex vivo, jak i in vivo. Komórki z konwersją zdjęć i bez fotokonwersji zidentyfikowano we wszystkich trzech typach tkanek myszy, które przeszły operację z ekspozycją na światło niebieskie. W tkankach myszy, które przeszły operację bez ekspozycji na niebieskie światło, znaleziono tylko nieprzekształcone komórki nowotworowe.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
To badanie przedstawia nową metodę badania ponownego rozsiewu komórek nowotworowych z przerzutów płucnych. Technika obejmuje protokół chirurgiczny selektywnej fotokonwersji przerzutów płucnych, umożliwiającą identyfikację ponownie rozsiewanych komórek nowotworowych w narządach trzeciorzędowych.
Kluczowe elementy badania
Obszar nauki
- Onkologia
- Badania nad przerzutami
- Biologia komórki
Tło
- Przerzuty do siewki przerzutów mogą zwiększać obciążenie nowotworowe.
- Istniejące przerzuty mogą służyć jako źródła dla nowych przerzutów.
- Rozumienie tego procesu jest kluczowe dla poprawy wyników leczenia pacjentów z rakiem.
- Obecne techniki badania dynamiki nowotworów in vivo są ograniczone.
Cel badania
- Zbadanie zjawiska przerzutów do siewki przerzutów.
- Identyfikacja czynników wpływających na rozsiew komórek nowotworowych.
- Rozwój metody badania dynamiki nowotworów w przerzutach płucnych.
Zastosowane metody
- Protokół chirurgiczny selektywnej fotokonwersji przerzutów płucnych.
- Identyfikacja ponownie rozsiewanych komórek nowotworowych w narządach trzeciorzędowych.
- Analiza in vivo dynamiki komórek nowotworowych.
- Badanie czynników promujących lub zapobiegających przerzutom.
Główne wyniki
- Komórki raka piersi mogą się rozprzestrzeniać z przerzutem płucnym.
- Metoda pozwala na badanie dynamiki komórek nowotworowych in vivo.
- Zidentyfikowano czynniki wpływające na przerzuty.
- Wyniki mogą kierować przyszłe badania nad progresją nowotworów przerzutowych.
Wnioski
- Rozwina metoda poprawia rozumienie ponownego rozsiewu komórek nowotworowych.
- Zdobyte wglądy mogą przyczynić się do strategii spowalniania progresji przerzutowego raka.
- Wymagane są dalsze badania nad implikacjami tych odkryć.
Często zadawane pytania
Executive Industry Relevance
Metastasis-to-metastasis seeding represents a critical challenge in oncology, as secondary lesions can act as new sources of tumor dissemination, compounding metastatic burden. The described photoconversion-based tracking method enables direct investigation of tumor cell redissemination from lung metastases, addressing a major gap in preclinical modeling of metastatic progression. This capability supports mechanistic de-risking and informs therapeutic strategies targeting metastatic spread.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Enables interrogation of metastatic dissemination pathways beyond primary tumor seeding.
- Supports functional validation of targets involved in tumor cell migration and colonization.
- Facilitates mechanistic de-risking by clarifying the role of lung metastases in systemic spread.
Screening & Assay Development
- Provides a validated in vivo system for quantifying tumor cell dissemination from metastatic lesions.
- Enables reproducible tracking of photoconverted cells to tertiary sites for downstream analysis.
- Supports assay development for evaluating anti-metastatic interventions targeting secondary dissemination.
Translational & Preclinical Research
- Aligns with disease-relevant models of metastatic progression in vivo.
- Enables continuity from mechanistic discovery to preclinical validation of anti-metastatic strategies.
- Supports risk-adjusted advancement of candidates targeting metastatic seeding pathways.
Pipeline & Workflow Integration
This photoconversion-based tracking method integrates into the discovery-to-preclinical continuum by enabling direct measurement of tumor cell dissemination from established metastases.
- Discovery Biology: Clarifies the contribution of metastatic lesions to systemic tumor spread.
- Screening: Provides quantitative outputs for comparing dissemination rates under different conditions.
- Analytics: Enables identification and enumeration of redisseminated tumor cells in tertiary tissues.
- Translational Research: Bridges mechanistic insights with preclinical evaluation of anti-metastatic therapies.
- Enterprise Reuse: Offers a reusable in vivo platform for studying metastatic dynamics across tumor models.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Increases predictive confidence in targeting metastatic dissemination mechanisms.
- Operational Value: Standardizes in vivo tracking of tumor cell fate from metastatic lesions.
- Strategic Value: Informs go/no-go decisions for anti-metastatic therapeutic candidates.
- Portfolio Impact: Enables risk-adjusted prioritization of programs addressing metastatic progression.
Implementation Considerations
- Requires expertise in murine surgical procedures and photoconversion techniques.
- Needs access to fluorescence imaging and analytical infrastructure for cell tracking.
- Demands cross-team standardization for reproducible dissemination quantification.
- Adaptation may be needed for different tumor models or metastatic sites.
- Limited to models expressing photoconvertible markers and compatible with surgical access.
