ブリルアン顕微鏡法を用いたMCF-7がんオルガノイドの研究
がん細胞は、正常細胞と比較して生体力学的特性が変化していることがよくあります。細胞の変形能の増大が転移能の高さと相関する可能性があることが研究で示されており、これらの力学的な変化は腫瘍の悪性度に関する洞察を与えることができます。
従来、がん細胞の力学的特性は、培養物や組織から単一細胞を分離する必要がある技術を用いて研究されてきました。しかし、これらの方法では、がん細胞が自然な3次元環境でどのように振る舞うかを捉えることはできません。対照的に、ブリルアン顕微鏡法は、3次元腫瘍モデルや微小組織片など、より生理学的に適切な条件下でがん細胞のメカニクスを研究するための非侵襲的なアプローチを提供します。
ドレスデン工科大学のタウベンベルガー・グループによる最近の研究では、3次元in vitro腫瘍モデルの力学的特性を評価するためのブリルアン顕微鏡法の可能性が実証されました。この研究で、研究者らはECM模倣ハイドロゲル内で腫瘍スフェロイドを形成するMCF-7乳がん細胞を分析しました。MCF-7細胞は、エストロゲン応答性腫瘍の挙動に酷似しているため、乳がん研究で広く使用されています。
この研究では、MCF-7細胞をハイドロゲル中で12日間培養しました。細胞が細胞周期レポーター（FUCCI）を発現していたため、細胞周期の進行をリアルタイムで追跡することができました。研究者らは、柔軟なハイドロゲル（1〜2 kPa）において、一部のスフェロイドが中心腔（通常、腫瘍形成過程で失われる乳腺形態形成の構造的特徴）を形成することを観察しました。中心部と外縁に沿った複数の深さでのイメージングにより、生きたオルガノイドの詳細な3次元像が得られました。
ブリルアン顕微鏡法により、研究チームは従来の技術では評価が困難であった細胞と管腔空間の両方の生物物理学的特性を分析することができました。細胞内解像度により、核や核小体を含む細胞小器官の力学的特性を区別することができます。
ブリルアン顕微鏡法は生細胞試料に適用できるため、研究者らは構造変化を経時的にモニタリングできます。FUCCIレポーターにより、細胞周期の進行を追跡しながら、同時に異なる段階で生物物理学的特性がどのように変化するかを測定することが可能になりました。さらに、研究者らは、微小環境からの力学的および生化学的シグナルに反応して細胞がどのように増殖し、組織化されるかを観察しました。
これらの3次元腫瘍モデル、特にその力学的特性と構造的組織化をより深く理解することは、新しい標的療法を開発するために極めて重要です。腫瘍の生体力学に関する非侵襲的でリアルタイムの洞察を提供することで、ブリルアン顕微鏡法は個別化医療の推進と精密がん治療の開発に貢献しています。
