Cell Rep：科学家将单细胞分辨率下的全器官成像技术与免疫组化技术相结合来揭示前列腺癌的发生和转移机制

2021年11月24日 讯 /生物谷BIOON/ --尽管癌症的启动和转移的早期步骤对理解疾病的发病机制非常重要，但却难以进行可视化的研究；近日，一篇发表在国际杂志Cell Reports上题为“Combined whole-organ imaging at single-cell resolution and immunohistochemical analysis of prostate cancer and its liver and brain metastases”的研究报告中，来自冷泉港实验室等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法来研究小鼠机体中胰腺癌的生命史；文章中，研究人员结合了他们在全器官成像和前列腺癌方面研究的专业知识，追踪了胰腺癌细胞如何生长成为肿瘤病扩散到其它器官中；这种方法或能帮助研究人员首次在一种能准确模仿真实生活的疾病环境中来研究前列腺癌细胞的行为和特性。

小鼠前列腺癌发生后50天对其结构进行3D重建。

图片来源：Julian Taranda/Osten lab/CSHL, 2021

天然肿瘤通常源于一个出现问题的单一细胞，然而在实验室小鼠机体中生长的合成性肿瘤往往起源于数百万个细胞而并非单一细胞；这一过程或许并不能准确反映癌症是如何发生的。研究者表示，以皮肤癌为例，其发生是遭受了紫外辐射的细胞成为了诱因，而并非是整个皮肤。

文章中，研究者Osten等人所描述的新方法能利用一种更有针对性的技术来研究非常早期的前列腺癌，其能利用一种病毒来讲一种正常的小鼠前列腺细胞转化为癌变细胞；这一孤独的癌细胞或能利用名为全器官序列双光子断层扫描的显微镜技术进行定位；这种断层扫描机器是完全自动化的，其能对器官上层的所有细胞进行拍照成像，同时还会切下一块并对下一层进行成像，同时还会重复这一过程，直到其拍摄了整个器官。接下来在利用了一种人工智能程序后，该机器就能在单细胞分辨率下对器官进行3D重建。

这一点非常重要，因为在癌症的后期阶段，机体或许就会携带大量癌细胞，这样研究人员就能很容易找到这些细胞；而在早期阶段，机体器官中或许可能只会携带很少量的细胞，因此利用传统方法寻找这些癌细胞或许存在很大难度，因为这些方法必须不断切开组织不断寻找。

图片来源：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(21)01509-6?__cf_chl_jschl_tk__=4F_Y3rLAntKu7_ikNbYstLGRtVQ5uGhLZ0gJvRTX1Qg-1637658477-0-gaNycGzNEGU

基于本文研究结果，研究人员或许就能从癌细胞产生20天后从器官内部开始扩散时，追踪前列腺癌细胞的进展，随后这些逃逸的癌细胞就开始迁移到肝脏并出乎意料地扩散到大脑中。研究者希望这种多功能的新方法未来将能帮助解决关于癌症生长和逃逸到器官器官的早期阶段一些未被研究的问题。

综上，本文研究结果表明，研究者所开发的新型成像和数据分析“管道”或许能被非常容易得应用到其它癌症小鼠模型中，并能提供一种高度通用的全器官平台，来帮助研究癌症发生和进展的原位机制。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Julian Taranda，Grinu Mathew，Kaitlin Watrud, et al. Combined whole-organ imaging at single-cell resolution and immunohistochemical analysis of prostate cancer and its liver and brain metastases, Cell Reports (2021). DOI:10.1016/j.celrep.2021.110027