En ny måde at visualisere hjernekræft på nanoskala niveau

Deres nye teknologi modificerer væv kemisk ved at indlejre dem i en gel og "blødgøre" vævene med en speciel kemisk behandling, der adskiller proteinstrukturer uden at ødelægge dem, og som tillader væv at udvide sig. Dette gav spændende resultater til MIT- og Brigham-forskerne, som rutinemæssigt bruger kommercielt tilgængelige antistoffer til at binde til og belyse biomarkører i en prøve.

Antistoffer er imidlertid store og kan mange gange ikke let trænge igennem cellestrukturer for at nå deres mål. Nu, ved at trække proteiner fra hinanden med dExPath, kan de samme antistoffer, der bruges til farvning, trænge ind i mellemrum for at binde proteiner i væv, som man ikke kunne få adgang til før ekspansion, og fremhæve nanometerstore strukturer eller endda cellepopulationer, der tidligere var skjult.

"Den menneskelige hjerne har adskillige stopvagter på plads for at beskytte sig selv mod patogener og miljøgifte. Men disse elementer gør det udfordrende at studere hjerneaktivitet. Det kan være lidt ligesom at køre bil gennem mudder og grøfter. Vi kan ikke få adgang til visse cellestrukturer i hjerne på grund af barrierer, der står i vejen," sagde E. Antonio Chiocca, MD, Ph.D., formand for afdelingen for neurokirurgi på Brigham. "Det er bare en af ​​grundene til, at denne nye teknologi kunne ændre praksis. Hvis vi kan tage mere detaljerede og nøjagtige billeder af hjernevæv, kan vi identificere flere biomarkører og være bedre rustet til at diagnosticere og behandle aggressive hjernesygdomme."

For at validere effektiviteten af ​​dExPath anvendte Boyden og Chioccas team teknologien på sundt menneskeligt hjernevæv, høj- og lavgradigt hjernekræftvæv og hjernevæv påvirket af neurodegenerative sygdomme, herunder Alzheimers og Parkinsons sygdomme. Efterforskere farvede væv for hjerne- og sygdomsspecifikke biomarkører og tog billeder før og efter udvidelse af prøver med dExPath.

Resultaterne afslørede ensartet og konsistent udvidelse af vævet uden forvrængning, hvilket muliggjorde nøjagtig analyse af proteinstrukturer. Derudover eliminerede dExPath effektivt fluorescerende signaler i hjernevæv kaldet lipofuscin, hvilket gør billeddannelse af subcellulære strukturer i hjernevæv meget vanskelig, hvilket yderligere forbedrer billedkvaliteten. Yderligere gav dExPath stærkere fluorescerende signaler til forbedret mærkning såvel som samtidig mærkning af op til 16 biomarkører i den samme vævsprøve. Navnlig afslørede dExPath-billeddannelse, at tumorer, der tidligere var klassificeret som "lavkvalitets", indeholdt mere aggressive træk og cellepopulationer, hvilket tyder på, at tumoren kunne blive langt farligere end forventet.