Wetenschappers van het Virginia Tech Carilion Research Institute hebben nieuwe beeldvormingstechnieken ontwikkeld om gevaarlijke hersentumorcellen in realtime te zien reageren op behandeling.

Gepubliceerd in Nano-letters , de studie werd geleid door Zhi Sheng en Deborah Kelly, beide universitair docenten aan het instituut, en beschrijft hoe het onderzoeksteam nanotechnologie gebruikte om tumorstamcellen te zien reageren op therapie.

"We hebben nog nooit op deze manier de acties van potentiële kankerbehandelingen direct kunnen observeren, " zei Sheng, een kankerbioloog en een assistent-professor biomedische wetenschappen en pathobiologie aan het Virginia-Maryland College of Veterinary Medicine. "Het was verbazingwekkend. In al mijn jaren van onderzoek naar glioblastoom, Ik had alleen statische beelden gezien."

Zowel Sheng als Kelly crediteren Elliot Pohlmann, een vierdejaars student aan de Virginia Tech School of Medicine en de eerste auteur van het artikel, voor het aanwakkeren van de samenwerking tussen hun laboratoria voor dit specifieke project.

"We realiseerden ons dat glioblastoma-stamcellen heel goed konden werken met de beeldvormingstechnieken die Dr. Kelly ontwikkelde, " zei Pohlmann. "Met een beetje vallen en opstaan, we hebben visueel opvallende beelden geproduceerd."

Glioblastoom is een hersenkanker met een slechte prognose. Zelfs met chirurgische ingrepen of traditionele behandelingen, sommige cellen - de stamcellen - hebben de neiging om te overleven en nieuwe tumoren te laten groeien.

"Glioblastoma-tumoren zijn moeilijk te richten, " Sheng zei. "Ze zijn agressief en resistent tegen therapieën. Met onze beeldvormende technieken we kunnen mogelijk nieuwe inzichten krijgen in hoe de cellen dynamisch reageren op behandelingen."

Het onderzoeksteam scheidde de moeilijk te doden stamcellen van de algemene glioblastoompopulatie door de stamcellen naar een microchip te lokken die bedekt was met antilichamen. De wetenschappers gebruikten vervolgens een speciaal ontworpen microfluïdische kamer om de cellen in een vloeibare omgeving op te sluiten.

Zodra de monsters op hun plaats waren, de wetenschappers beschoten ze met gouden nanostaafjes - vergelijkbaar met wat wordt gebruikt bij sommige kankerbehandelingen - en keken naar het proces in celculturen met behulp van in-situ transmissie-elektronenmicroscopie.

Kelly werkte samen met co-auteur Madeline Dukes, een applicatiewetenschapper bij Protochips Inc., om de microfluïdische apparatuur te ontwikkelen.

"We waren benieuwd of we dit soort toxische cellen konden isoleren van de andere hersentumorcellen, terwijl we nieuwe beeldvormingshulpmiddelen ontwikkelen op eencellig niveau om het verloop van therapieën te visualiseren die nodig zijn om deze cellen uit te roeien, " zei Kelly, de hoofdwetenschapper van het project en een biofysicus met uitgebreide expertise in beeldvorming met hoge resolutie. Ze is ook een assistent-professor biologische wetenschappen aan het Virginia Tech's College of Science.

"Het is opwindend om dingen te zien die niemand anders eerder heeft gezien, "Zei Pohlmann. "Het is nog spannender om met dit project de diepgaande beelden te produceren."

Onderzoekers zeggen dat de technologie veel potentiële toepassingen heeft.

"Men kan een griepvirus direct waarnemen, hiv, of andere menselijke pathogenen die een cel infecteren, of zelfs nieuwe kankerbehandelingen testen op cellulair niveau, ' zei Kelly.

Sheng wees op een ander kenmerk dat kankercellen moeilijk te behandelen maakt:brede heterogeniteit. In dezelfde kankerpopulatie zelfs aangrenzende cellen kunnen drastisch verschillen, en elke cel kan anders op behandelingen reageren.

"We kunnen kijken naar eencellige afgifte van kankerbehandelingen, en kijk hoe de individuele cellen reageren, Sheng zei. "Als we kunnen leren hoe we deze cellen kunnen doden, we zouden onze kansen op het ontwikkelen van effectieve behandelingen moeten kunnen vergroten door de effecten van de mogelijke therapieën direct te kunnen observeren."

Kelly en Sheng, wiens kantoren zich op dezelfde verdieping van het Virginia Tech Carilion Research Institute in Roanoke bevinden, hebben eerder samengewerkt en werken momenteel ook aan het begrijpen van de mechanismen die ten grondslag liggen aan erfelijke borstkanker.