Исследователи из Каролинского института в Швеции разработали новый метод анализа образцов интактных опухолей в трехмерном пространстве на молекулярном уровне. Исследование является результатом сотрудничества с больницей Каролинского университета и опубликовано в журнале Nature Biomedical Engineering. Теперь исследователи планируют использовать этот метод для изучения образцов тканей пациентов с COVID-19 в надежде, что он предоставит информацию о том, где и как новый коронавирус атакует разные органы.
Рак возникает, когда жизненно важные молекулярные механизмы в клетках перестают нормально работать. Чтобы лучше понять эти патологические процессы, ученым необходимо изучить, что происходит в опухолевых клетках на уровне РНК и белка. РНК действует как посредник между генами и белками, которые они кодируют, и есть разные виды РНК, участвующие в раке.
Исследователи применили новую технику визуализации, которая используется в фундаментальных исследованиях, для изучения неповрежденной, а не разрезанной опухолевой ткани человека. Техника включает в себя прозрачность ткани, окрашивание различных видов РНК и белков, а затем визуализацию ткани в трех измерениях с помощью прибора, называемого световым микроскопом. Таким образом можно определить, где в опухоли аномальные количества РНК или белка. Метод, получивший название DIIFCO, облегчает изучение механизмов, связанных с раком, и позволяет более точно диагностировать образцы тканей онкологических больных (см. Рисунок 1).
Более точные диагнозы рака
"В течение многих лет врачи использовали маркировку определенных белков для диагностики образцов тканей опухолей," говорит главный исследователь Пер Улен, профессор кафедры медицинской биохимии и биофизики. "Возможность специфического окрашивания РНК в неповрежденных образцах опухолей открывает совершенно новые возможности для клинической диагностики образцов."
Работая с патологами и хирургами в больнице Каролинского университета, исследователи изучали цифровые трехмерные изображения опухолей, используя передовое программное обеспечение для обработки изображений. Таким образом, им удалось идентифицировать каждую отдельную клетку опухоли и проанализировать, как эти клетки группируются, а также как конкретные популяции клеток располагаются по отношению к структуре кровеносных сосудов опухоли (см. Рисунок 2а). В другом эксперименте они изучили присутствие так называемых раковых стволовых клеток в высокоагрессивной форме рака молочной железы путем специфического окрашивания РНК PROM1, биомаркера раковых стволовых клеток. Раковые опухоли содержат очень небольшое количество раковых стволовых клеток, которые, как считается, играют значительную роль в образовании рака. Метод DIIFCO выявил небольшие кластеры раковых стволовых клеток глубоко внутри образцов опухоли от пациентов с раком груди (см. Рисунок 2b).
Образцы COVID-19 рядом
Используя метод DIIFCO, ученые могут изучать РНК и белки с высоким разрешением во всех тканях человека. Теперь исследователи планируют использовать свой метод для изучения образцов тканей пациентов с COVID-19. ПЦР-анализ для обнаружения РНК вируса SARS-CoV-2 часто используется в больницах для проверки наличия у пациентов COVID-19, и теперь исследователи надеются, что новый метод визуализации сможет точно определить, где именно в ткани находится вирус. РНК.
"Наша лаборатория – одна из немногих в мире, способных изучать образцы неповрежденных тканей человека," говорит профессор Улен. "Это особенно сложно, когда ткань поступает от пожилых пациентов. Я верю и надеюсь, что наш метод может дать важные ответы на вопрос, где и как новый коронавирус поражает разные органы."