Med hjälp av AI har forskare utvecklat en metod som gör det möjligt att följa hur enskilda glioblastomceller rör sig genom hjärnvävnad. Metoden kan ge ny kunskap om hur tumörceller sprider sig och påverkas av behandling.
Glioblastom är en av de mest aggressiva formerna av hjärncancer. Sjukdomen är svår att behandla eftersom tumörceller sprider sig till den omgivande friska hjärnvävnaden, utanför det område som kan avlägsnas med kirurgi. Cellerna som blir kvar kan sedan orsaka återfall.
Följer spridningen i hjärnan
I en studie presenterar forskare vid Uppsala universitet en ny metod, GlioTrace, som kan följa hur tusentals enskilda tumörceller förflyttar sig genom hjärnvävnad.
– Hittills har vi mest bara kunnat få ögonblicksbilder av hur glioblastomceller sprids. Vår metod kombinerar mikroskopi med artificiell intelligens och låter oss följa processen när den sker i levande hjärnvävnad. Vi kunde också jämföra tumörer från olika patienter och studera hur de svarar på behandling, säger Hitesh Mangukiya, forskare vid Institutionen för immunologi, genetik och patologi, i ett pressmeddelande från Uppsala universitet.
Tumörceller följdes under fem dygn
Forskarna undersökte glioblastomceller från sex patienter. Cellerna fick växa till tumörer i mushjärnor, som sedan skars i tunna snitt och hölls vid liv i laboratoriet.
Med ett automatiserat mikroskop fotograferades snitten varannan timme i upp till fem dagar. Därefter användes maskininlärning för att identifiera och följa enskilda tumörceller. Med hjälp av statistiska modeller kunde forskarna beräkna hur cellerna växlade mellan olika stadier.
Enskilda celler kan ändra rörelsemönster
Resultaten visade tydliga skillnader mellan tumörerna. Vissa spreds främst längs blodkärl, medan andra rörde sig mer diffust genom hjärnvävnaden.
Forskarna såg också att enskilda tumörceller kunde förändra både utseende och rörelsemönster över tid. De kunde till och med växla mellan att förflytta sig längs blodkärl och att röra sig fritt genom hjärnvävnaden.
– Det som förvånade oss mest var hur flexibla tumörcellerna är. Samma cell kan under bara några få dagar förändra hur den rör sig. För att utveckla behandlingar som förhindrar tumörcellerna att sprida sig behöver vi förstå den här förmågan att växla mellan olika beteenden, säger Madeleine Skeppås, doktorand vid Uppsala universitet.
Reagerar olika på behandling
Forskarna använde också GlioTrace för att undersöka hur läkemedel påverkar tumörcellernas rörelser. Två läkemedelssubstanser minskade cellernas rörelse och spridning i hjärnvävnadssnitten från mössen. Effekten varierade dock mellan tumörer från olika patienter och mellan celler med olika rörelsemönster.
Forskarna såg också att en kombination av strålning och cellgifter i vissa tumörmodeller ledde till en ökad andel tumörceller med ett särskilt utseende. Dessa celler hörde till de mest rörliga och spelade en central roll i växlingen mellan olika cellstadier.
Kan öka förståelsen av glioblastom
Resultaten tyder på att denna invasiva celltyp kan finnas kvar efter behandling. Ytterligare studier behövs dock för att ta reda på om de är mer motståndskraftiga mot behandling eller bidrar till att tumören kommer tillbaka.
– Med den här metoden kan vi för första gången följa hur tusentals enskilda tumörceller rör sig genom levande hjärnvävnad och se hur de anpassar sitt beteende i realtid. Det öppnar nya möjligheter att förstå och på sikt stoppa invasionsprocessen, säger Sven Nelander, professor i integrativ cancerforskning vid Uppsala universitet.
GlioTrace är i nuläget en forskningsmetod. Fler studier behövs innan den kan användas som underlag för beslut för beslut om behandling för patienter.
Vetenskaplig artikel:
Reconstructing the single-cell spatiotemporal dynamics of glioblastoma invasion, Nature Communications.
