Ölümlerin ~%90'ından sorumlu olan metastaz, kansere bağlı mortalitenin başlıca nedenidir1. Klinik olarak gözlenen metastazın (kemik, karaciğer, akciğer, beyin) başlıca bölgeleri arasında2, akciğerin intravital mikroskopi ile in vivo görüntüleme için özellikle zor olduğu kanıtlanmıştır. Bunun nedeni, akciğerin sürekli hareket halinde hassas bir organ olmasıdır. Akciğerlerin intratorasik kardiyak hareketle daha da birleşen sürekli hareketi, doğru görüntüleme için önemli bir bariyeri temsil eder. Bu nedenle, yüksek çözünürlüklü intravital optik görüntüleme için yöntemlere görece erişilemeyenliği nedeniyle, akciğer içindeki kanser büyümesi genellikle bir okült süreç olarak kabul edilmiştir3.
Klinik ortamda, bilgisayarlı tomografi (BT), pozitron emisyon tomografisi (PET) ve manyetik rezonans görüntüleme (MRG) gibi görüntüleme teknolojileri akciğer4gibi sağlam hayati organların derinliklerinde görselleştirme sağlar. Bununla birlikte, bu yöntemler brüt organın mükemmel görüşlerini sağlarken (genellikle klinik semptomların başlangıcından önce patolojiyi ortaya çıkarır), metastazın erken aşamalarında ilerledikçe bireysel yayılan tümör hücrelerini tespit etmek için yetersiz çözünürlüktedirler. Sonuç olarak, yukarıda belirtilen yöntemler akciğere herhangi bir metastaz belirtisi sağladığında, metastatik odaklar zaten iyi kurulmuş ve çoğalmaktadır. Tümör mikroçevrasyonu kanser ilerlemesi ve metastaz oluşumunda önemli bir rol oynadığından5,6, metastatik tohumlamanın en erken adımlarını araştırmaya büyük ilgi vardır. Bu ilgi, kanser hücrelerinin primer tümör tespit etmeden önce bile yaydığı artan takdirve makro metastaz9'abüyümeden önce yıllarca tek hücreli ve uykuda bir durumda hayatta kaldıklarına dair artan kanıtlarla daha da besleniyor.
Daha önce, akciğerin tek hücreli çözünürlükte görüntülenmesi mutlaka ex vivo veya explant preparatlarını içeriyordu10,11,12,13, analizleri tek zaman noktalarıyla sınırlandırmak. Bu preparatlar yararlı bilgiler sağlarken, sağlam bir dolaşım sistemine bağlı organ içindeki tümör hücrelerinin dinamikleri hakkında herhangi bir fikir sağlamaz.
Görüntülemedeki son teknolojik gelişmeler, 12 saat14,15,16'ya kadar olan dönemlerde sağlam akciğerin tek hücreli çözünürlükte intravital görselleştirilmesini sağlamıştır. Bu, mekanik havalandırma, göğüs kafesinin rezeksiyonu ve vakum destekli akciğer hareketsizleştirmeyi içeren bir protokol kullanılarak bir murine modelinde gerçekleştirildi. Bununla birlikte, fizyolojik olarak bozulmamış akciğerin ilk tek hücre çözünürlüklü görüntülerini sunmasına rağmen, teknik son derece invaziv ve terminaldir, böylece indeks prosedürünün ötesinde daha fazla görüntüleme seansı önler. Bu nedenle, bu sınırlama, uyku hali ve büyümenin yeniden başlatılması gibi 12 saatten uzun süren metastatik adımların incelenmesine uygulanmasını engeller14,15,16. Ayrıca, vakum kaynaklı basınç farklarının kan akışında sapmalara neden olabileceği göz önüne alındığında, bu görüntüleme yaklaşımı kullanılarak gözlenen hücresel davranış kalıpları dikkatlice yorumlanmalıdır.
Bu sınırlamaların üstesinden gelmek için, mekanik ventilasyona gerek kalmadan, uzun bir süre boyunca haftalarca seri görüntülemeyi kolaylaştıran, Akciğerin Yüksek Çözünürlüklü Görüntülemesi (WHRIL) için minimal invaziv bir Pencere geliştirilmiştir17. Teknik, normal akciğer fonksiyonunun korunması için kapalı bir torasik boşluğa sahip bir 'şeffaf göğüs kafesi' oluşturulmasını gerektirir. Prosedür iyi tolere edilir, farenin temel etkinlik ve işlevde anlamlı bir değişiklik yapmadan iyileşmesine izin verilir. İlgili her görüntüleme seansında tam olarak aynı akciğer bölgesini güvenilir bir şekilde lokalize etmek için, bu pencereye mikrokartografi olarak bilinen bir teknik uygulanmıştır18. Bu pencereden, akciğerin damar yatağına ulaşan, endotelleri geçen, hücre bölünmesi geçiren ve mikro metastazlara dönüşen hücrelerin görüntülerini yakalamak mümkündü.
Burada, çalışma WHRIL implantasyonu için geliştirilmiş bir cerrahi protokolün ayrıntılı bir açıklamasını sunar, bu da ameliyatı basitleştirirken aynı zamanda tekrarlanabilirliğini ve kalitesini artırır. Bu protokol metastazın altında kalan dinamik süreçlerin araştırılmasını sağlamak için tasarlanmış olsa da, teknik alternatif olarak akciğer biyolojisi ve patolojisinin çok sayıdaki süreçlerinin araştırılmasına uygulanabilir.