天然肿瘤通常起源于一个出错的单细胞。然而,在实验室小鼠中生长的合成肿瘤往往来自数百万个细胞而不是单个细胞。Trotman说,这个过程并不能准确反映癌症通常是如何开始的。他解释说:

如果你想到皮肤癌,对吧?受到紫外线照射的细胞将成为触发因素,而不是你的整个皮肤。”

Osten和Trotman所描述的新方法使用了一种更量身定制的技术来研究早期前列腺癌。它用一种病毒把一个正常的老鼠前列腺细胞变成癌细胞。这个单独的癌细胞可以用一种叫做全器官系列双光子断层扫描的显微镜技术定位。这台x光机是全自动的。它拍下器官顶层所有细胞的图像,切下那一块,拍下下一层的图像,然后重复这个过程,直到拍下整个器官。然后,利用人工智能程序,机器以单细胞分辨率创建器官的3D重建。奥斯滕说,这很重要,因为:

“在癌症的后期阶段,你有大量的癌细胞,很容易找到它们。在早期,你的器官中可能只有很少的细胞。所以用传统方法寻找真的很痛苦,因为你必须切片、寻找和发现。”

研究人员能够追踪前列腺癌细胞从出生到20天后的发展过程,直到它们开始在器官内扩散。后来,这些逃亡的细胞开始迁移到肝脏,出乎意料的是,迁移到了大脑。

科学家们希望这种多功能的新方法将有助于解决癌症生长的早期步骤和逃逸到其他器官的未被探索的问题,无论它从哪里开始。

Journal Reference:

Julian Taranda, Grinu Mathew, Kaitlin Watrud, Nour El-Amine, Matthew F. Lee, Corey Elowsky, Anastasiia Bludova, Sintia Escobar Avelar, Dawid G. Nowak, Tse-Luen Wee, John E. Wilkinson, Lloyd C. Trotman, pavel Osten. Combined whole-organ imaging at single-cell resolution and immunohistochemical analysis of prostate cancer and its liver and brain metastases. Cell Reports, 2021; 37 (7): 110027 DOI: 10.1016/j.celrep.2021.110027ember 16, 2021).