把癌症抓个现行:影像学新技术成医学发展利器
Condeelis的团队表明,这种“泵”在人类乳腺癌中同样存在。该团队还确认了3个分子标记。在对60名乳腺癌患者的研究中,肿瘤中的“泵”密度较高的患者的其他器官更可能出现癌变。新成立的MetaStat公司已经注册了这种预测技术,并正在开发一种测试,以预测乳腺癌患者癌变转移的风险。该公司希望在今年年底开展临床试验。Condeelis的团队也在致力于使用磁共振成像来确定“泵”的运作机制,避免使用患者的组织切片。
其他人使用活体成像追踪人体内的癌症药物,并探索一些药物治疗失败的原因。癌症生物学家通常通过测量小鼠体内肿瘤增长和大小的变化测试化疗药物的效果。活体成像提供了一种更直接的方式,可以揭示肿瘤中的哪些细胞摄入了药物以及它们是否会存活或死亡。
Egeblad及其团队制作了阿霉素的影片,阿霉素是一种天然的荧光抗癌药物,它可以渗透到小鼠乳腺肿瘤中。即使在肿瘤的小区域中,药物进入细胞以及细胞死亡的数量的可变性令研究人员感到惊讶。他们发现,一个重要因素是肿瘤中血管的“泄漏”。中期肿瘤比早期或者晚期肿瘤含有更多的多孔血管,因此对药物更加敏感。Egeblad表示,提高血管渗透性的化合物可能会因此增强抗癌药物的输送。
成像之后
为了摄制活的老鼠体内的影片,研究人员最初仅限于单一成像。理想情况下,他们会看到同一个动物体内在数天或数周内的肿瘤状况,以追踪其长期变化。许多人正在采用一项技术,将一个玻璃盖玻片植入老鼠皮肤中。这些方式能够提供包括大脑、腹部和乳腺等区域的视图,允许研究人员多次获得同一只小鼠的相同区域的影像。在获得影像后,小鼠会醒来,并继续正常生存。
利用这些窗口,荷兰乌得勒支Hubrech研究所的Jacco van Rheenen带领的团队观察到,在两个星期的时间里,结直肠肿瘤细胞进入了活小鼠的肝脏。在最初的几天里,新的癌细胞在其肝脏的小区域内活动,但是到第五天时,他们已经停止迁移,并越来越密集。研究小组发现,肿瘤在小鼠体内传播初期,抑制细胞迁移的一种分子治疗能够减少之后产生的转移性肝肿瘤的数量。
随着活体成像技术的成熟,该领域的发展已经超越了引人注目的影像制作阶段,并开始生成定量数据的详细信息,例如细胞移动的速度与方向。这些数据让研究人员构建和完善了细胞行为的数学模型。Friedl称,例如,它们可以预测肿瘤细胞如何侵入组织。
不过,Egeblad表示,产生这种定量数据是困难且耗时的:分析影像的时间是制作影像时间的15倍。一些人注意到,用于数据影像分析的软件的作用是有限的,因此许多实验室都正在编写自己的程序。
活体成像持续面临着技术上的挑战。De Sauvage称,该技术仅能访问近表面的组织,这使得它只适用于几个肿瘤类型。将活体成像与分子生物的传统工具整合起来也很困难,这些工具包括研究人员用于观察细胞信号通路何时何地打开的荧光生物传感器。Van Rheenen称,许多传感器适用于体外,研究人员操纵细胞从而放大信号的变化,但对于体内更微妙的变化却不够敏感。冷泉港癌症遗传学家Scott Powers表示,这种信息可能会提供分子逃跑路线的信息,允许一些肿瘤细胞逃避抗癌药物的影响。“它有助于了解细胞内的生化反应。”
目前,Egeblad在其成像工作中正在试图整合生化和遗传工具。她很快就会推出一个新项目,追踪小鼠乳腺肿瘤在几周的生长过程中不同子集的细胞的演变过程。在实验结束时,她的团队将移除肿瘤,并对单个细胞进行基因测序。其目的是将肿瘤不同区域的基因特征与细胞行为联系起来。其团队还计划制作关于肿瘤生长时主要癌症基因的活动。
对于Egeblad来说,新项目令她想起了最初吸引她研究活体成像的问题:肿瘤的不同组件及其环境如何共同生长?Powers称,与Egeblad共同工作,以及看到她制作的影像,帮助他了解了肿瘤环境,不仅仅是其基因,如何影像癌症。“它怎么会没有影响呢?人们正在记录着以前没有记录过的事情。”Powers说。
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