Смертельный вид рака способен свить «гнездо» в мозге

Новый трёхрежимный метод визуализации позволяет наблюдать рост глиобластомы и перестройку сосудов.

Anas Alkharboutli/dpa/Global Look Press

Команда учёных из США разработала трёхрежимный ультразвуковой метод, позволяющий одновременно наблюдать рост глиобластомы, перестройку сосудов и активность мозга у бодрствующих мышей. Метод показывает, как смертельная опухоль строит собственное «гнездо» в мозге, а также может подсказать, как его разрушить.

Как выяснилось, по мере роста опухоль изменяет окружающую среду под свои потребности — раздвигает ткани, реконструирует кровеносные сосуды и нарушает функции организма, чтобы поддерживать своё существование и рост. Команда учёных разработала новый ультразвуковой метод, позволяющий наблюдать этот процесс, когда смертельная опухоль проникает глубоко в мозг мыши. Эта опухоль называется глиобластомой, и то, как она строит своё гнездо, может подсказать, как с ней бороться. 

«Способность нашей платформы фиксировать все три аспекта прогрессирования опухоли у бодрствующих животных представляет собой важный шаг вперёд в изучении нейроонкологических процессов с пространственно-временной точностью и разработке улучшенных методов лечения», — поясняет инженер-химик Михаил Шапиро.

Не существует хороших видов рака, но некоторые опаснее других. Одна из самых опасных групп — глиомы, злокачественные новообразования из глиальных клеток или их предшественников в головном или спинном мозге. Наихудшая форма — глиобластома, при которой 5-летняя выживаемость составляет всего 5–7 процентов. Глиомы трудно поддаются лечению, потому что используют важнейшие функции мозга в своих целях, неразрывно связываясь с окружающими здоровыми тканями и кровеносными сосудами. Кроме того, ни один метод не позволяет увидеть всё необходимое за один раз.

«Ни один из существующих методов не позволяет одновременно фиксировать рост опухоли, ремоделирование сосудов и гемодинамические корреляты нейронной активности в рамках одного совмещённого исследования с сопоставимым пространственным разрешением и глубиной проникновения», — отмечают исследователи.

Поэтому они объединили три метода в один ультразвуковой, чтобы наблюдать за развитием глиобластомы лучше, чем раньше. Первым препятствием было выделить глиобластому на ультразвуковых изображениях на фоне окружающих тканей. Решением стала биоинженерная разработка: некоторые бактерии естественным образом вырабатывают газовые везикулы, и исследователи вырастили клетки глиобластомы человека, внедрив в них бактериальные гены, отвечающие за образование этих пузырьков. Затем клетки поместили в гидрогелевый фантом — среду, напоминающую ткань, — чтобы проверить, помогают ли пузырьки выделить материал глиобластомы на ультразвуковых изображениях. Задача была выполнена. Оставалось вживить его в мозг: чтобы протестировать систему на живом мозге, исследователи имплантировали сконструированные клетки глиобластомы человека в левый таламус трёх мышей. Затем в течение 11 дней команда неоднократно использовала тримодальную ультразвуковую диагностику, чтобы наблюдать за тем, как приживаются и растут опухоли.

Мышам делали ультразвуковое сканирование, когда они бодрствовали и могли свободно передвигаться по мягкой платформе, при этом головы фиксировали в одном положении. По мере роста и распространения опухоли исследователи наблюдали, как она смещает расположенное рядом латеральное коленчатое тело, обрабатывающее зрительную информацию. Опухоль изменила расположение кровеносных сосудов. В то время как объём крови в окружающих тканях то увеличивался, то уменьшался, опухоль сохраняла собственный ритм, не связанный с тем, что происходило вокруг. Однако пока невозможно точно сказать, что именно она делала и почему.