Forskere blotlægger ’skelettet’ i organer og tumorer

Den omgivende skeletstruktur, kaldet den ekstracellulære matrix, omgiver cellerne i alle kroppens organer og skaber form og struktur til organet. Matrixen har enorm indflydelse på hvordan celler opfører sig, og den kontrollerer således udviklingen af ​​sygdomme som kræft. Dog er matrixen ekstremt vanskelig at undersøge i detaljer.

Nu har en gruppe forskere, ledet af professor Janine Erler, udviklet en ny teknik, netop offentliggjort i Nature Medicine, som gør det muligt at undersøge matrixen nærmere. Ved at fjerne celler, kan forskerne nu blotlægge den indre struktur i organer og tumorer helt uden at ændre den ekstracellulære matrix. Denne tredimensionelle struktur er aldrig før studeret så detaljeret.

”Vi har udviklet en teknik til at opnå intakte organstrukturer og visualisere dem i utrolig høj detaljegrad ved hjælp af mikroskoper. Med denne teknik er vi de første til at visualisere 3D strukturerne i primære og metastatiske tumorer såvel som i raske organer”, siger professor Erler.

En verden af detaljer ser dagens lys

Celler som sammen er organiseret til at danne et væv, er afhængige af den ekstracellulære matrix som fundament for både at fæstne sig, organisere sig korrekt og fornemme hvordan de skal opføre sig, når deres miljø ændres. Sommetider går denne organisering galt, og cellerne begynder at danne tumorer. For at destruere en tumor, er det derfor essentielt at forstå tumorens struktur såvel som det grundlag hvorpå den er opstået.

Denne nye metode er udviklet af postdoc Alejandro Mayorca-Guiliani i Janine Erlers team. ”Vi har isoleret strukturen som både holder væv på plads og organiserer cellerne indbyrdes inden i organet. Vi gjorde det, ved at tilføre cellenedbrydende opløsninger via eksisterende blodkar, direkte til at specifikt organ for fuldstændigt at fjerne alle celler i det. Efterfølgende er der kun den intakte "skelet-matrix" tilbage, som nu kan analyseres biokemisk og mikroskopisk. Dette giver os det første billede af tumorers struktur”, siger Alejandro.

Imaging-ekspert og medforfatter Chris Madsen (nu ved Lunds Universitet i Sverige) siger: "Når du fjerner cellerne, forbedres klarheden af ​​det, du ser gennem mikroskopet markant - du kan se matrixens fibre tydeligere, og du kan se meget dybere ind i vævet. Ved at anvende denne tilgang, er vi i stand til at se vigtige forskelle i organiseringen af matrixen når vi kigger på metastatiske tumorer i lungerne og i lymfeknuderne, i forhold til organiseringen i raske organer."

Matrixbiolog og massespektrometriekspert og ligeledes første medforfatter Thomas Cox (nu ved Garvan Institute of Medical Research, Sydney Australien) siger "Fordi vi helt fjerner cellerne, kan vi bruge massespektrometri til at identificere og studere komponenterne i matrixen - i både normalt væv og i tumorer - i hidtil usete detaljer. Det virkelig interessante er at vi har opdaget, at nogle af komponenterne i matrixen i forskellige sekundære tumorer [metastaser] er unikke for det væv. Det fortæller os dermed at omorganiseringen af den ekstracellulære matrix i kræft er organspecifik”.

Ønsker at forstå kræftudvikling

Forskningsresultaterne er et fremskridt inden for både kræftforskning og bioteknologi. Ved at anvende decellulariserede [uden celler] organer kan vi lære meget mere om hvordan tumorer og normale organer er bygget op og hvordan de er forskellige. Denne nye teknik kan sågar få indflydelse på organregenerering og fremstilling af ’syntetisk’ væv i fremtiden.

”Vi er nu i gang med at genintroducere celler i vores ekstracellulære matrix-strukturer, og’ bringe dem til live’, for at studere hvordan tumorer opstår og kræft udvikler sig. Dette er ekstremt spændende og byder på en enestående mulighed for at undersøge hvordan celler opfører sig i deres oprindelige miljø”, forklarer professor Erler.

Forskningen er støttet af Kræftens Bekæmpelse, en bevilling fra det Europæiske Forskningsråd (ERC), Novo Nordisk Fonden, Ragnar Söderbergs stiftelse Sverige, Cancerfonden Sverige, Innovationsfond Danmark, the National Health and Medical Research Council (NHMRC) Australien og the Det Fri Forskningsråd.