Förbättrad cancerdiagnostik med 3D-mikroskopi
Förbättrad cancerdiagnostik med 3D-mikroskopi
Den senaste tidens landvinningar inom ljusmikroskopi kan användas kliniskt för att förbättra patologisk diagnostisering av tumörer. Nu är det möjligt att avbilda hela tumörer digitalt och studera och karakterisera komplexa strukturer i tre dimensioner (3D). Det skriver professor Per Uhlén, Karolinska Institutet och Ayako Miyakawa, överläkare vid Karolinska Universitetssjukhuset.
Cancertumörer är komplexa sammansättningar av heterogena populationer av celler med olika fenotypiska egenskaper1. Framsteg inom tekniken för gensekvensering har varit mycket viktig för att klarlägga förekomsten av heterogenitet i olika typer av cancer. Men ett problem när tumörer sekvenseras är att vävnaden dissocieras till en cellsuspension där all information om den spatiala lokaliseringen av enskilda celler i tumören saknas. På så sätt förloras viktig information som kan användas vid diagnostiseringen av tumörer, till exempel cellnischer, vaskulatur och skiktformation. Noggranna patologiska undersökningar är viktigt för att kunna ställa korrekta diagnoser och för att kunna välja adekvata och effektiva behandlingar. Vanligtvis fixeras vävnad som tas från patienter i formalin och bäddas sedan in i paraffin till så kallade FFPEprov (Formalin Fixed Paraffin Embedded). Tunna snitt (<10 μm-tjocka) av FFPE-provet kan då skäras och färgas in med olika diagnostiska markörer. Patologer studerar därefter preparaten med ljus- och/eller fluorescensmikroskopi som genererar tvådimensionella (2D) bilder. Men att avbilda den ursprungliga tredimensionella (3D) vävnaden med 2D-bilder skapar ett informationsgap mellan vävnaden och bilden. Vissa strukturer i vävnaden kan inte återges med bara 2D-bilder som till exempel tumörers vaskulärsystem.
TIO GÅNGER SNABBARE
Vi har utvecklat ett nytt protokoll för att undersöka och diagnostisera hela FFPE-tumörer av storlek upp till 10x10x10 mm2 (Figur 1). Protokollet har vi valt att kalla DIPCO (Diagnosing Immunolabelled Paraffin-embedded Cleared Organs) och det består av diverse olika moment. Genom att tilllämpa en metod som på senare tid har förfinats kan vi göra hela FFPE-tumörer genomskinliga för ljus3. Metoden går ut på att avlägsna lipider som gör den ogenomtränglig för ljus genom att behandla vävnaden med en serie av metanollösningar och bleka vävnaden med väteperoxid4. Processen skadar inte färgämnen och antikroppar som används för diagnostiseringen. Den transparenta infärgande vävnaden kan sedan avbildas i 3D med ett Light- Sheet mikroskop5. Light-Sheet mikroskopi är en etablerad imaging-teknik som lämpar sig väl för 3D-avbildning. Det exciterande ljuset infaller vinkelrätt mot objektivet så att en hel bild av preparatet kan detekteras momentant med en kamera (Figur 1).
