Mekaniske egenskaber for tumorer målt ved Brillouin lysspredning

Et team af fysikere ved Institut Lumière Matière (CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), i samarbejde med Cancer Research Center i Lyon (CNRS/INSERM/Université Claude Bernard Lyon 1/Center Léon Bérard/Hospices civils de Lyon), har demonstreret potentialet i en billeddannelsesteknik, der kun er baseret på tumors fysiske egenskaber. Det kan differentiere populationer af maligne celler og overvåge, hvor effektiv en behandling mod kræft er. Disse resultater, udgivet i Fysisk gennemgangsbreve den 8. januar, 2019, skulle hjælpe med design af nye terapeutiske molekyler og tilpasning af behandlinger.

På trods af en god forståelse af kræftens biologi, 90 procent af eksperimentelle lægemidler mislykkes under kliniske forsøg. Forskere formoder også, at tumors mekaniske egenskaber påvirker sygdomsfremgang og behandlingseffektivitet. Selvom vi kan evaluere tumorelasticitet globalt, det er vanskeligere at måle lokal stivhed inderst inde og se, om tumorens kerne modstår indtrængning af terapeutiske væsker. For at undersøge disse fysiske egenskaber, forskerne brugte en billedfri teknik uden kontakt, der ikke kræver brug af kontrastmidler, og derfor ikke forstyrrer vævsfunktionen, udnytter de naturlige uendelige små vibrationer af stof.

For at rekapitulere opførsel af kolorektale tumorer in vitro, forskerne skabte organoider, kugler med diameter 0,3 mm dannet ved aggregering af tumorceller. De fokuserede en rød laserstråle på disse objekter. De uendelige små vibrationer af prøven, genereret ved termisk omrøring, ændre meget lidt farven på lysstrålen, der forlader prøven. Ved at analysere dette lys, der oprettes et kort over modeltumorernes mekaniske egenskaber. Jo mere stift området scannes af laseren, jo hurtigere vibrationer, og, på en måde, der kan sammenlignes med Doppler -effekten, jo større farveændring.

Fra organoider sammensat af to cellelinjer med forskellige maligniteter, forskerne har vist, at de kunne skelne de to celletyper fra deres mekaniske egenskaber. Sådanne oplysninger er afgørende, fordi de muligvis kan forfines diagnose fra biopsianalyse og tilbyde en bedre vurdering af tumorkvalitet. Lokale variationer i mekaniske egenskaber efter en lægemiddelbehandling er også blevet overvåget ved hjælp af denne teknik:centrum af tumoren forbliver stiv længere end kanten, demonstrerer behandlingens effektgradient. Så lokal måling af mekaniske egenskaber kunne bekræfte den totale ødelæggelse af tumoren og hjælpe med at vælge en så lav behandlingsdosis og varighed som muligt.

Denne tilgang gør det muligt at undersøge virkningen af ​​mekaniske egenskaber på det terapeutiske respons. Det bør føre til mere forudsigelige in vitro -tumormodeller til test af nye terapeutiske molekyler og kombinerede terapier, som f.eks. virker på vævsstivhed for at fremskynde penetration af aktive molekyler i midten af ​​tumoren. Det kan også give nye indikatorer til at vejlede klinikere i personalisering af terapier.