3D-mikroskop ger mer träffsäker cancerdiagnos

En ny mikroskopimetod för att undersöka tumörvävnad i tre dimensioner kan mera träffsäkert diagnostisera cancer än dagens tvådimensionella metoder. Det visar ny forskning vid Karolinska Institutet i samarbete med Karolinska Universitetssjukhuset. Studien publiceras i Nature Biomedical Engineering.

Ett mycket stort antal tumörvävnader undersöks av patologer världen över varje dag, och patologernas utlåtande ligger sedan till grund för den behandling patienten får. I vissa fall är det mycket svårt att ställa en korrekt diagnos. Det kan betyda att patienten får fel behandling, vilket leder till stort lidande och i vissa fall döden.

Dagens patologiska undersökningsmetoder som används för att bedöma i vilket stadium tumören befinner sig nyttjar tvådimensionell ljusmikroskopi. Stadieindelningen beskriver hur mycket cancern har vuxit och spridit sig och är viktig för att kunna bestämma lämplig behandling. Att studera tredimensionella objekt med metoder som endast kan se två dimensioner är dock inte optimalt och skapar ett informationsgap.

3D-strukturer är svårstuderade

– Visserligen kan tumörerna delas upp i snitt som var för sig kan studeras, men tredimensionella strukturer såsom blod- och lymfsystemet är mycket svåra att studera på detta vis, säger Per Uhlén, professor vid Institutionen för Medicinsk Biokemi och Biofysik vid Karolinska Institutet som lett den nya studien.

Forskarna har tillämpat en ny avbildningsteknik, som används inom grundforskning, för att studera tumörvävnad från människa. Tekniken går ut på att göra vävnaden genomskinlig och därefter avbilda den i tre dimensioner med ett så kallat light-sheet-mikroskop. Genom att använda specifika antikroppar kan vissa proteiner märkas in och analyseras mer i detalj.

– Light-sheet-mikroskopi har använts inom forskningen länge, men det är först på senare år som tekniken har förfinats så pass mycket att den skulle kunna användas praktiskt på sjukhus. Det var en spännande upplevelse att för första gången kunna titta in i en cancer från en patient, säger Per Uhlén.

Blodsystemets struktur ger viktig information

I samarbete med kliniker på Karolinska Universitetssjukhuset har forskarna studerat sparade prover från patienter med urinblåsecancer. I datorn har de sedan kunnat återskapa bland annat det tredimensionella blodsystemet, som försörjer tumören, och visat att dess struktur säger mycket om hur aggressiv tumören är. Den nya tekniken kunde med högre träffsäkerhet diagnostisera muskelinvasiva tumörer som kan missas när man använder tvådimensionella metoder.

– Vi har även studerat andra cancertyper och bedömer att metoden har stor potential inom klinisk diagnostik av alla former av solida tumörer, särskilt vid svårdiagnostiserade fall. I framtiden tror jag att fler patologiska undersökningar kommer att ske med tredimensionell avbildning, säger Per Uhlén.

Finns på core-facilitet vid KI

Light-sheet-mikroskopet som använts i studien är ett av några få i Sverige och finns på core-faciliteten CLICK, Center for Live Imaging of Cells at Karolinska Institutet.

Studien finansierades av Vetenskapsrådet, Cancerfonden, Hjärnfonden, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Kungl. Vetenskapsakademien, David och Astrid Hageléns stiftelse, Takeda Science Foundation, Scandinavia-Japan Sasakawa Foundation och Wenner-Gren Stiftelserna.

Publikation

“Whole-tissue biopsy phenotyping of three-dimensional tumours reveals patterns of cancer heterogeneity”
Nobuyuki Tanaka, Shigeaki Kanatani, Raju Tomer, Cecilia Sahlgren, Pauliina Kronqvist, Dagmara Kaczynska, Lauri Louhivuori, Lorand Kis, Claes Lindh, Przemysław Mitura, Andrzej Stepulak, Sara Corvigno, Johan Hartman, Patrick Micke, Artur Mezheyeuski, Carina Strell, Joseph W. Carlson, Carlos Fernández Moro, Hanna Dahlstrand, Arne Östman, Kazuhiro Matsumoto, Peter Wiklund, Mototsugu Oya, Ayako Miyakawa, Karl Deisseroth, Per Uhlén
Nature Biomedical Engineering, online 2 oktober 2017. doi:10.1038/s41551-017-0139-0