一项在显微镜下观察肿瘤的新技术以前所未有的细节揭示了维尔姆肿瘤(一种儿童肾癌)的细胞构成。这种新方法可以帮助了解肿瘤如何发展和生长,并推动对儿童癌症新疗法的研究。


马克西玛公主儿科肿瘤中心的科学家们开发了一种新的成像技术和计算管道来研究 3D 组织中的数百万个细胞,揭示每个细胞的数百个特征。他们的研究发表在本月的《自然生物技术》上。

新的显微镜技术以前所未有的细节揭示单个儿童癌细胞的生长

通过观察完整器官内的单个细胞,这项新技术可帮助科学家分析细胞的分子特征,以及它们在器官或肿瘤内的形状和位置。


其他研究单个细胞的技术需要将组织切成小块,从而牺牲了有关组织如何组织的重要信息。


关于细胞的空间信息是理解大组织如何组织以及不同细胞类型之间关系的关键——揭示健康组织和儿童肿瘤之间的差异。将这些信息与临床结果数据联系起来可以在未来改善诊断。


新的一组 Wilm 肿瘤细胞


由共同第一作者 Ravian van Ineveld 和 Michiel Kleinnijenhuis 领导的团队应用他们的显微镜技术将 Wilm 的肿瘤组织与健康发育的肾组织进行比较。他们发现一组细胞中一种叫做 SIX2 的基因水平较高,这与将细胞保持在不成熟状态有关,从而使它们继续生长。


其他具有高 SIX2 水平的肿瘤细胞与化疗治疗后的不良结果有关。需要进一步的研究来探索这组新的 SIX2 Wilm 肿瘤细胞的临床相关性——但这一发现表明,新的成像技术可以带来可能在未来改善治疗的见解。

新的显微镜技术以前所未有的细节揭示单个儿童癌细胞的生长

在更短的时间内获得更多数据


通过用不同颜色的荧光颗粒标记特定分子,可以在显微镜下区分细胞。由 Rios 小组在公主马克西玛中心(Dream3D 实验室)开发的新成像管道将可以同时标记的颜色数量从 4 种增加到 8 种——这意味着研究人员可以更精确地区分细胞类型。


该团队还开发了一种全新的方法来处理显微镜技术产生的大量信息。他们将整个器官的信息切割成更小的 3D 块。这些块被一次发送到多台计算机以并行分析数据。这将处理大量数据的时间从几天缩短到大约两个小时——这是将新技术付诸实践的必要条件。此外,该团队使用深度学习方法以高精度识别大型数据集中的每个细胞。


与临床结果的联系


科学家们用不同的分子标签测试了他们的新技术,以观察来自儿童中枢神经系统肿瘤和乳腺肿瘤组织的活检材料,证实它可以应用于多种组织类型。


接下来,研究人员的目标是使用他们的成像管道来分析更多的患者样本。将他们的 3D 组织分析与临床结果联系起来可以为儿童癌症提供更好的诊断工具。


马克西玛公主儿科肿瘤中心首席研究员、该研究的资深作者 Anne Rios 博士说:


我们新的单细胞技术标志着在揭示器官和肿瘤组织方式的复杂性方面向前迈出了关键一步。使用我们的新显微镜技术,您可以两全其美:在大规模 3D 组织分析的完整背景下对单个细胞进行深入表征。


我期待看到我们的新技术用于更好地了解肿瘤如何发展和生长,甚至可能发现更好的治疗和诊断的线索。


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