تشخیص سلول های سرطانی مهاجم از طریق برچسب گذاری نوری در زمان واقعی و تجزیه و تحلیل تصویر

متاستاز در سرطان اغلب توسط چند سلول غیر طبیعی ایجاد می شود. این سلول‌ها نسبت به سایر سلول‌های سرطانی در تومور تهاجمی‌تر عمل می‌کنند. Miao-Ping Chien و Daan Brinks از دو دانشگاه مختلف در حال کار روی روشی برای شناسایی این سلول‌ها هستند. تحقیقات آنها اکنون در منتشر شده است مهندسی زیست پزشکی طبیعت.

امروزه بیمارانی که مبتلا به سرطان تشخیص داده می شوند، چشم اندازهای بهتری دارند زیرا داروها در حال موثرتر شدن هستند. با این حال، یک خطر باقی می ماند. حتی پس از کوچک شدن تومور، می تواند پس از مدتی دوباره رشد کند و به سایر اندام ها گسترش یابد. این انتشار تهاجمی در بدن معمولاً توسط گروه کوچکی از سلول ها ایجاد می شود. Miao-Ping Chien از Erasmus MC که از نزدیک با Daan Brinks از TU Delft کار می کند، می گوید: این سلول های بنیادی سرطانی متفاوت از سایر سلول ها رفتار می کنند و بنابراین تأثیر قابل توجهی بر عود سرطان دارند. همکاری آنها گرده افشانی متقابل بین دو آزمایشگاه چند رشته ای است که فقط پانزده کیلومتر از هم فاصله دارند. برینکس می‌گوید: «فقط پریدن روی دوچرخه یا ماشین برای رسیدن به آزمایشگاه دیگر برای انجام چند آزمایش دیگر در پایان روز آسان است». چیزی که در مورد داستان آنها خاص است این است که آنها فقط همکار نیستند بلکه شریک هستند. این زوج با هم به هلند آمدند تا در تحقیقات سرطان به نیروها بپیوندند.

شناسایی چند سلول که در یک تومور رفتار متفاوتی دارند، برای سال‌ها چالش بزرگی در زمینه تحقیقات سرطان بوده است. چین می‌گوید: «ما مدت‌هاست که می‌دانیم آن‌ها آنجا هستند، اما جام مقدس باید بتواند دقیقاً آن سلول‌ها را توالی‌بندی کند تا محتوای DNA و RNA آن‌ها را دریابد. صرفاً بررسی بیرون سلول نیست برای این سلول های خاص کافی است. اگرچه مواد مشخصه خاصی را می توان در آنجا یافت، به اصطلاح نشانگرهای زیستی، اما در چنین سلول تهاجمی کاملاً قابل تغییر هستند.” چین و برینکس برای اینکه بدانند این سلول ها واقعا چگونه کار می کنند، باید توالی ژنتیکی را رمزگشایی کنند. این امر تعیین نحوه عملکرد این سلول ها و همچنین چگونگی تخریب آنها را آسان تر می کند. مدتی است که امکان تعیین مشخصات ژنتیکی سلول ها وجود دارد، اما تعیین مشخصات تک تک سلول ها تنها چند سالی است که امکان پذیر است.

رفتار انحرافی

Chien و Brinks مجبور بودند طیف وسیعی از تکنیک ها را ترکیب کنند تا مطمئن شوند که سلول های مناسب را به دست آورده اند. با کار با دو آزمایشگاه برای کنار هم قرار دادن و تنظیم دقیق یک فرآیند پیچیده، اکنون می توان سلول های سرطانی مهاجم را شناسایی کرد، آنها را روشن کرد، آنها را از سلول های دیگر جدا کرد و سپس توالی RNA را تعیین کرد. اولین سوال این بود: این سلول‌های تهاجمی چگونه رفتار می‌کنند؟ به عنوان مثال، ما می‌دانیم که آنها بیشتر از سایر سلول‌ها حرکت می‌کنند. و اینکه مانند تقسیم سلولی طبیعی به دو سلول تقسیم نمی‌شوند، بلکه به سه یا چهار تقسیم می‌شوند. چین توضیح می دهد که سلول ها. بنابراین او مجبور شد به دنبال چنین سلول هایی در نمونه بیوپسی، یعنی تکه ای از بافت سرطانی باشد.

تصویربرداری، نورپردازی و تجزیه و تحلیل

این دو محقق به میکروسکوپی نیاز داشتند که بتواند تعداد بسیار زیادی سلول را به طور همزمان تصویر کند و همچنین به نرم افزاری برای تجزیه و تحلیل تصاویر نیاز داشت. آنها به همراه افرادی که در آزمایشگاه‌هایشان کار می‌کردند، میکروسکوپی ساختند که به طور مداوم تصاویر را بررسی می‌کند و «می‌بیند» که کدام سلول‌ها رفتار غیرعادی از خود نشان می‌دهند. این رفتار سلول های سرطانی تهاجمی در یک مقیاس زمانی چند دقیقه تا چند ساعت آشکار می شود، اما تجزیه و تحلیل این رفتار باید بسیار سریعتر انجام شود. برینکس توضیح می‌دهد: «به هر حال، شما نمی‌خواهید سلول‌های شناسایی‌شده دوباره حرکت کرده باشند. میکروسکوپ یک پرتو نور را بر روی سلول های سرطانی تهاجمی شناسایی شده هدایت می کند. سلول ها روشن می شوند زیرا بافت از قبل با ماده خاصی درمان شده است. سپس، سلول های روشن انتخاب می شوند و اکنون برای توالی یابی و تجزیه و تحلیل RNA آماده هستند. آنها فقط به چند تا چند صد سلول نیاز دارند.

داروها

ما اکنون می‌توانیم مشخصات ژنتیکی سلول‌های سرطانی مهاجم را تعیین کنیم. انجام این کار در ابتدا چندان آسان نبود، زیرا شما باید با تمام چالش‌های تصویربرداری، انتخاب و تعیین توالی RNA در یک حرکت مقابله کنید. همه چیز در این فرآیند است. چین می گوید باید به درستی کار کند.

و اگر می‌دانید در آن سلول‌ها چه می‌گذرد، می‌توانید بر اساس آن دارو تولید کنید. ما در طی چند ماه موفق شده‌ایم مکانیزمی را کشف کنیم، در حالی که دیگران با تکنیک‌های موجود به چند سال زمان نیاز داشتند. اتفاقاً ما آمدیم. شاید با روش ما، این کار در نهایت ظرف چند هفته انجام شود.”

این دو اکنون شرکتی به نام UFO Biosciences راه‌اندازی می‌کنند تا محققان از سراسر جهان بتوانند نمونه‌های سلولی یا تکه‌هایی از بافت سرطانی را برای تجزیه و تحلیل ارسال کنند. به گفته آنها، در حال حاضر علاقه زیادی از سوی سایر دانشگاه ها و موسسات تحقیقاتی وجود دارد.