Cancerforskare kämpar för att identifiera tumörceller som är insprängda i icke-maligna vävnader eftersom tumörceller utnyttjar vävnadsmiljön och monopoliserar tillgängliga resurser för att fortsätta växa. Forskare tillskriver cancercellers förmåga att använda cellsignalering och metaboliska vägar som åsidosätter normala celltillväxtrestriktioner till komplicerade kemiska utbyten mellan vävnad och tumörceller. Ett nytt tillvägagångssätt visar löfte om att börja analysera cell-till-cell-interaktioner i denna komplexa miljö.

Forskare vid University of Washington har visat en ny teknik för att kartlägga flödet av biomolekyler i och runt solida tumörer. I ett specialnummer av Biointerfaser som lyfter fram kvinnor inom området biogränssnittsvetenskap, gruppen använder time-of-flight sekundär jonmasspektrometri (ToF-SIMS) för att observera hur molekyler rör sig och hur tumörer skickar signaler till sin mikromiljö och tar upp lokal vävnad av resurser.

"Folk kommer att se att denna TOF-SIMS-teknik, i kombination med kunskap om tumörcellers beteende, kommer att tillåta forskare att förstå vad som händer på den kemiska molekylära nivån, sa Lara Gamble, en författare på tidningen. "Finns det vissa molekyler, lipider eller bränslen som tumörer suger bort från vanliga vävnader för att hjälpa dem att växa?"

Tumörceller kan dra in lipider från närliggande celler för att hjälpa till att bygga större membran och ge energi till uppsvällda tumörceller. Blodkärl kan störas, lämnar "blodsjöar" inuti tumörer som vissa forskare tror föder den växande tumören.

Olika metoder har utvecklats för att identifiera var en tumör är och hur den använder bindväv som blodkärl för att upprätthålla sin tillväxt, men, tills nyligen, lite har förstått om vilka typer av signaler tumörer använder för att uppnå detta. För att ta itu med denna fråga, Gamble och hennes kollegor använder TOF-SIMS för att spränga nanoskaliga regioner av en tumör så att delar lämnar provet och går in i en masspektrometer. Denna enhet separerar sedan och räknar molekyler baserat på deras molekylvikt.

Skanna ytor på 800 nanometer eller mindre, tillvägagångssättet genererar en karta för var någon speciell molekyl finns i ett tumörprov. En kvadratmillimeter uppges ta ungefär en och en halv timme att kartlägga.

Gruppen testade sin teknik på en inducerbar musmodell av pankreatisk neuroendokrin tumörbildning som är väletablerad som en modell för att studera interaktionen mellan onkogener och tumörsuppressorer, som tillsammans genererar mycket aggressiva cancerformer.

När kartlagt, mustumörens mikromiljöer visade betydande förändringar i ämnesomsättningen. ToF-SIMS-tekniken kunde identifiera förändringar av det normala flödet av en mängd olika molekyler, allt från större lipider och nukleotider ner till enstaka joner.

Nästa, Gamble och hennes grupp planerar att använda sin teknik på tidigare tidpunkter för tumörinduktion i ett försök att kartlägga en serie kemiska signaler som berättar historien om bukspottkörteltumörtillväxt.

"Vi tittar också på om det finns korshörning mellan tumörer, "Sa Gamble. "Vi skulle vilja identifiera de molekyler som både kan initiera och upprätthålla tumörtillväxt."