Forskare från Virginia Tech Carilion Research Institute har utvecklat nya bildtekniker för att se hur farliga tumörer i hjärnan reagerar på behandling i realtid.

Publicerad i Nano bokstäver , studien leddes av Zhi Sheng och Deborah Kelly, båda biträdande professorer vid institutet, och beskriver hur forskargruppen använde nanoteknik för att se tumörstamceller reagera på terapi.

"Vi har aldrig tidigare kunnat observera åtgärderna för potentiella cancerbehandlingar på detta sätt, "sa Sheng, en cancerbiolog och en biträdande professor i biomedicinsk vetenskap och patobiologi vid Virginia – Maryland College of Veterinary Medicine. "Det var häpnadsväckande. Under alla mina år av forskning om glioblastom, Jag hade bara sett statiska bilder. "

Både Sheng och Kelly berömmer Elliot Pohlmann, en fjärdeårsstudent vid Virginia Tech School of Medicine och tidningens första författare, för att utlösa samarbetet mellan deras laboratorier om just detta projekt.

"Vi insåg att glioblastom stamceller kunde fungera mycket bra med de avbildningstekniker som Dr Kelly utvecklade, "Sa Pohlmann." Med lite försök och misstag, vi har tagit fram visuellt slående bilder. "

Glioblastom är en hjärncancer med dålig prognos. Även med kirurgiska ingrepp eller traditionella behandlingar, några av cellerna - stamcellerna - tenderar att överleva och växa nya tumörer.

"Glioblastom -tumörer är svåra att rikta in sig på, "Sheng sa." De är aggressiva och resistenta mot läkemedel. Med våra bildtekniker, vi kanske kan få nya insikter om hur cellerna dynamiskt reagerar på behandlingar. "

Forskargruppen separerade de svårt att döda stamcellerna från den allmänna glioblastompopulationen genom att locka stamcellerna till ett mikrochip belagt med antikroppar. Forskarna använde sedan en specialdesignad mikrofluidkammare för att fånga cellerna i en flytande miljö.

När proverna var på plats, forskarna sprängde dem med guldnanoroder - liknande det som används vid vissa cancerbehandlingar - och såg processen i cellkulturer med hjälp av in situ överföringselektronmikroskopi.

Kelly samarbetade med medförfattaren Madeline Dukes, en applikationsvetare på Protochips Inc., att utveckla mikrofluidutrustningen.

"Vi var nyfikna på att se om vi kunde isolera dessa typer av giftiga celler från de andra hjärntumörcellerna, samtidigt som man utvecklar nya bildverktyg på encellsnivå för att visualisera behandlingsförloppet som behövs för att utrota dessa celler, sa Kelly, projektets ledande forskare och en biofysiker med omfattande expertis inom högupplöst bildbehandling. Hon är också biträdande professor i biologiska vetenskaper vid Virginia Tech's College of Science.

"Det är spännande att se saker som ingen annan har sett förut, "Pohlmann sa." Det är ännu mer spännande att få fram de djupgående bilderna med det här projektet. "

Forskare säger att tekniken har många potentiella tillämpningar.

"Man kan kanske direkt observera ett influensavirus, HIV, eller andra mänskliga patogener som infekterar en cell, eller till och med testa nya cancerbehandlingar på mobilnivå, "Sa Kelly.

Sheng pekade på en annan egenskap som gör cancerceller svåra att behandla:bred heterogenitet. I samma cancerpopulation, även närliggande celler kan skilja sig drastiskt, och varje cell kan reagera på behandlingar annorlunda.

"Vi kan titta på encellsleverans av cancerbehandlingar, och se hur de enskilda cellerna svarar, "Sa Sheng." Om vi ​​kan lära oss att döda dessa celler, vi borde kunna förbättra våra chanser att utveckla effektiva behandlingar genom att direkt kunna observera effekterna av den möjliga terapin. "

Kelly och Sheng, vars kontor ligger på samma våning i Virginia Tech Carilion Research Institute i Roanoke har arbetat tillsammans tidigare och arbetar för närvarande med att förstå mekanismerna bakom ärftlig bröstcancer.