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讲述肿瘤生长的故事:科学家绘制癌症运动地图

2018/09/04 来源:生物探索
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导读
由于肿瘤细胞利用组织环境并垄断可用资源以继续生长,因此癌症研究人员很难识别散布在非恶性组织中的肿瘤细胞。这限制了他们对癌症细胞运动轨迹的探究。近日,华盛顿大学的研究人员使用一种新技术,可生成肿瘤样本中任何特定分子的地图,进而讲述了肿瘤生长的故事。

飞行时间二次离子质谱分析

研究人员将癌症细胞利用细胞信号和代谢途径的能力归因于组织和肿瘤细胞之间复杂的化学交换。基于此,他们试图利用一种新的方法分析复杂肿瘤环境中细胞间的相互作用。

飞行时间二次离子质谱( ToF - SIMS ),是通过高能量的一次离子束轰击样品表面,使样品表面的原子或原子团吸收能量而从表面发生溅射产生二次粒子,这些带电粒子经过质量分析器后就可以得到关于样品表面信息的图谱。

在该技术的基础上,华盛顿大学的研究人员在最新研究中展示了一种绘制实体肿瘤内部和周围生物分子流动的新技术。该技术可以生成癌细胞运动地图,并进一步地验证了胰腺癌小鼠肿瘤是如何向其微环境发出信号的。相关研究结果以“Analysis of the Myc-induced pancreatic β cell islet tumor microenvironment using imaging ToF-SIMS”为题发表在《Biointerphases》杂志。

肿瘤细胞可以从邻近细胞中吸取脂质,帮助构建更大的膜,并为膨胀的肿瘤细胞提供能量。血管可能会被破坏,在肿瘤内部留下“血湖”( blood lakes),一些研究人员认为这些“血湖”为生长中的肿瘤提供了养料。

尽管研究人员先前已发掘多种方法来识别肿瘤位置,以及后者如何利用像血管这样的结缔组织来维持其生长,但迄今为止,人们对肿瘤使用何种信号来实现这一目的的仍知之甚少。为了解决这个问题,主要作者Lara Gamble及其同事们使用TOF - SIMS来轰击肿瘤的纳米级区域,以使部分肿瘤离开样本进入质谱仪。然后这个装置根据分子的分子量来分离和计数分子。

通过扫描800纳米或更小的区域,该方法生成了肿瘤样本中任何特定分子的地图。据悉,一平方毫米的地图绘制需要大约一个半小时。

测试小鼠肿瘤模型

接下来,该小组在胰腺神经内分泌肿瘤发生诱导型小鼠模型上测试了他们的技术,该模型已被公认为研究癌基因和抑癌基因相互作用的模型,这两者共同产生高度侵袭性癌症。

图片中,一个胰岛肿瘤区域显示正常染色和飞行时间的二次离子质谱。脂肪分子呈红色,铁和其他血液相关成分呈绿色,周围组织呈蓝色。

当绘制地图时,小鼠肿瘤微环境显示出新陈代谢的显著变化。ToF-SIMS技术能够识别从较大的脂质和核苷酸到单个离子等各种分子的正常流动的变化。

接下来,Gamble和她的团队计划在早期肿瘤诱导的时间点上使用这一技术,以试图找出一系列化学信号来讲述胰腺肿瘤生长的故事。

“我们也在寻找肿瘤之间是否存在交叉对话,我们希望找到能够引发和维持肿瘤生长的分子。” Gamble说。

责编:浮苏

参考资料:

Mapping out cancer's movements

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