3D-модель сфероида меланомы для разработки биомаркеров позитрония

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 7648 (2023) Цитировать эту статью

307 Доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Недавно было продемонстрировано, что недавно изобретенная позитрониевая визуализация может быть использована для улучшения диагностики рака путем предоставления дополнительной информации о патологии тканей относительно стандартизированного значения поглощения, доступного в настоящее время в позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ). Визуализация позитрония использует свойства атомов позитрония, которые состоят из электронов и позитронов, образующихся в организме во время ПЭТ-исследований. Мы предположили, что визуализация позитрония будет чувствительна к распознаванию in vitro опухолеподобных трехмерных структур (сфероидов), построенных из клеточных линий меланомы с различной раковой активностью и биологическими свойствами. Время жизни ортопозитрония (о-Пс) оценивали на сфероидах меланомы из двух клеточных линий (WM266-4 и WM115), различающихся стадией злокачественности. Кроме того, мы рассмотрели такие параметры, как количество клеток, размер сфероидов и злокачественность меланомы, чтобы оценить их связь со временем жизни o-Ps. Мы демонстрируем пилотные результаты измерения времени жизни o-Ps во внеклеточных сфероидах без матрикса. При статистической значимости двух стандартных отклонений мы продемонстрировали, что чем выше степень злокачественности и скорость пролиферации неопластических клеток, тем короче время жизни ортопозитрония. В частности, мы наблюдали следующие признаки, обнадеживающие дальнейшие исследования: (i) сфероиды WM266-4, характеризующиеся более высокой скоростью пролиферации и злокачественностью, показали более короткое время жизни o-Ps, чем сфероиды WM115, характеризующиеся более низкой скоростью роста. (ii) Обе клеточные линии показали уменьшение времени жизни o-Ps после генерации сфероидов на 8-й день по сравнению с 4-м днем ​​в культуре, а среднее время жизни o-Ps было больше для сфероидов, образованных из клеток WM115, чем для сфероидов, образованных из WM266. -4 клетки, независимо от возраста сфероида. Результаты исследования показали, что позитроний является перспективным биомаркером, который может быть использован в ПЭТ-диагностике для оценки степени злокачественности рака.

За последние несколько десятилетий трехмерные (3D) клеточные культуры широко использовались в качестве моделей in vitro, которые могут преодолеть разрыв между клеточными условиями in vitro и in vivo1. Сравнение 3D-культуры клеток с клеточным монослоем выявило некоторые специфические физиологические и морфологические характеристики, такие как межклеточные взаимодействия и взаимодействия клетка-матрикс, передача сигналов клетками, пролиферация и некроз. В отличие от однослойной культуры клеток, трехмерный сфероид является подходящей моделью для имитации реальной среды опухолевых клеток и скорости диффузии питательных веществ между клетками. Многоклеточные опухолевые сфероиды позволяют нам изучать биохимический механизм роста клеток, ферментативные реакции и различные методы лечения2,3,4,5.

Меланома — распространенный тип рака кожи, который считается одним из самых смертельных видов рака. Меланома, как наиболее смертоносный вид рака, представляет собой многофакторное заболевание, в котором важную роль играют как генетическая предрасположенность, так и воздействие окружающей среды, преимущественно ультрафиолетового света6. Установленными экологическими факторами риска развития рака меланомы являются воздействие солнечного ультрафиолетового излучения (UVB) и солнечные ожоги (UVA). Облучение UVB вызывает прямое повреждение ДНК, что приводит к разрывам нитей ДНК. UVB также способствует выживанию клеток меланомы, ангиогенезу и инвазии из-за увеличения проникновения макрофагов и нейтрофилов в клетки кожи. UVA вызывает повреждение ДНК за счет образования свободных радикалов, которые вызывают окислительный стресс в меланоцитах. Риск меланомы также может быть связан с наследственными мутациями и соматическими мутациями, но генетическая тенденция ответственна лишь за небольшое количество случаев. Поскольку эффективность лечения меланомы на поздних стадиях невысока, существует постоянная потребность в разработке новых таргетных методов лечения, иммунотерапии и комбинированной терапии7 (рис. 1).