Nature特写：如何捕捉癌细胞的一举一动（下）

如今，越来越多的研究者们热衷于在天然环境下观察肿瘤细胞的活动。以往的肿瘤研究通常是静态的，需要研究者们推测肿瘤细胞和环境细胞的活动，揣摩它们之间的相互作用。 而活体成像技术可以将这样的互作直接展现在人们眼前，帮助人们在活体动物中追踪癌症的发展，深入解析一些特别危险的细胞。

一个特殊的玻璃窗

对于活体成像来说，理想情况是对同一个动物进行长时期的跟踪观察（几天甚至几周）。为此，研究者们开发了一种将玻璃片植入小鼠皮肤的技术。人们可以通过这些玻璃窗观察包括大脑、腹腔、乳腺在内的区域，植入了玻璃片的小鼠在成像后即可恢复它们的正常生活。采用这一技术，研究人员就可以在较长时间内，对同一小鼠的同一个区域进行跟踪成像。

荷兰Hubrecht研究所的Jacco van Rheenen领导研究团队，使用上述玻璃窗对大肠癌小鼠模型进行了两个星期的观察，监控了癌细胞转移到肝脏的过程。研究显示，最初几天癌细胞在肝脏的一小块区域内移动，但到了第五天它们就停止迁移并且密集地挤在一起。研究团队还发现，在肿瘤扩散的早期阶段用一种抑制细胞迁移的分子进行治疗，可以减少肝脏转移瘤的数量。

量化细胞的活动

随着癌症活体成像技术的成熟，人们不再满足于肉眼观察细胞的活动，而开始收集详细的量化数据，例如细胞移动的速度和方向。研究者们可以使用这样的数据构建和完善细胞行为的数学模型，对肿瘤细胞的侵袭过程进行预测，荷兰Radboud大学的Peter Friedl说。

不过获得这样的定量数据并不容易也非常耗时，数据分析所用的时间比成像时间长15倍，Egeblad说。而且目前能进行量化成像分析的软件还比较有限，许多实验室不得不自己写程序。

前方的挑战

活体成像技术的广泛应用还面临着一些挑战。首先，这一技术目前只能到达比较表层的组织，使其只能用于有限的肿瘤类型。其次，活体成像也很难与一些常用的分子生物学工具结合使用，例如荧光生物传感器。荧光生物传感器可以帮助人们判断细胞中的信号通路于何时何地启动。这种传感器大多在体外很好用，因为体外研究可以操纵细胞，扩大信号通路中的变化。这些变化在体内要微小得多，而荧光生物传感器还不够灵敏，无法进行有效的捕捉。信号通路的激活情况，可以为人们揭示肿瘤细胞规避癌症药物杀伤力的分子机制，冷泉港实验室的癌症遗传学家Scott Powers说。

Egeblad正在尝试将生化和遗传学工具整合到自己的成像研究中去。她很快会开展一个新项目，在几个星期内跟踪小鼠乳腺肿瘤的生长，分析不同细胞群体的活动。然后，她的研究团队将切下肿瘤，并对不同细胞进行测序。他们希望能够由此将遗传学特征和不同肿瘤细胞的行为关联起来（例如细胞的生长情况和对药物的抗性）。该研究团队还计划通过活体成像，在肿瘤的生长过程中监控关键癌基因的活性。

Egeblad认为这项研究可以帮助她进一步理解，不同肿瘤细胞与肿瘤环境的共同演化机制。

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