Kanserin beyindeki gizli yuvası görüntülendi

Caltech'li bilim insanları, glioblastoma olarak bilinen ölümcül beyin tümörünün, fare beyninin derinliklerinde nasıl yayıldığını ve çevresine nasıl uyum sağladığını adım adım izleyebilen çığır açıcı bir ultrasonografi yöntemi geliştirdi. Fareler üzerinde yürütülen bu deneyde, araştırmacılar, canlı ve uyanık hayvanların beyinlerinde tümörün büyüme sürecini, damar yapılarındaki değişiklikleri ve sinirsel aktivitelerin hemodinamik karşılıklarını eş zamanlı ve yüksek çözünürlükle takip etmeyi başardı. Yöntem, glioblastomanın beyin dokusu içinde kendi mikro çevresini nasıl oluşturduğunu ve hayatta kalmak için çevresini nasıl yeniden şekillendirdiğini net biçimde ortaya koydu. Bu gelişme, beyin kanserinin anlaşılması ve tedavi yaklaşımlarının geliştirilmesi için önemli bir adım olarak değerlendiriliyor.

Caltech ekibi: Ultrasonla glioblastoma evrimi gözlemlendi

Çalışmaya liderlik eden kimya mühendisi Mikhail Shapiro ve ekibi, iScience dergisinde yayımladıkları makalede, geliştirdikleri yeni ultrason platformunun, uyanık farelerde tümörün üç boyutlu ilerleyişini in vivo olarak gözlemlemeye olanak tanıdığını vurguladı. Glioblastoma, beyin ve omurilikteki glial hücrelerden veya öncülerinden kaynaklanan, son derece agresif ve kötü huylu bir tümör türü olarak biliniyor. Özellikle glioblastomanın 5 yıllık sağkalım oranının yalnızca %5 ila %7 arasında olması, bu hastalığın ne kadar ölümcül olduğunu gözler önüne seriyor. Araştırmacılar, glioblastomanın tedaviye dirençli olmasının temel nedenlerinden birinin, tümörün beyin dokusu ve damarlarıyla karmaşık biçimde iç içe geçmesi olduğuna dikkat çekti. Bu durum, mevcut görüntüleme tekniklerinin yetersiz kalmasına ve tümörün gelişim sürecinin ayrıntılı biçimde izlenememesine yol açıyor. MRI gibi yöntemler tüm beyni görüntüleyebilse de, özellikle canlı ve hareketli hayvanlarda beyin işlevlerini yakalamada sınırlı kalıyor. Optik görüntüleme ise detaylı bilgi sunmasına rağmen beynin derinliklerine ulaşamıyor. Yeni ultrason tekniği ise hem tümörün hem de damarların ve beyin aktivitelerinin aynı anda ve derinlikte izlenmesini mümkün kılıyor.

Glioblastoma hücrelerine gaz keseciği genleri eklendi

Araştırmacıların karşılaştığı en büyük zorluklardan biri, glioblastoma dokusunun ultrason görüntülerinde çevresindeki sağlıklı beyin dokusundan nasıl ayırt edileceğiydi. Bu sorunun çözümü için, bazı bakterilerde doğal olarak bulunan ve gaz kesecikleri oluşturan genler, insan glioblastoma hücrelerine aktarıldı. Bu genetik mühendislik sayesinde, tümör hücreleri ultrason altında belirgin şekilde görünür hale geldi. Bilim insanları, önce bu hücreleri doku benzeri hidrojel bir ortamda test etti ve gaz keseciklerinin ultrason sinyallerini güçlendirdiğini doğruladı. Ardından, genetiği değiştirilmiş glioblastoma hücreleri üç farenin sol talamusuna enjekte edildi. Takip eden 11 gün boyunca, araştırma ekibi, geliştirdikleri üçlü ultrason sistemiyle tümörün büyümesini, çevre dokulara etkisini ve beyin damarlarındaki yeniden yapılanmayı gerçek zamanlı olarak izledi. Bu süreçte, gaz kesecikleriyle işaretlenen tümör dokusu, çevresindeki beyin dokusundan net biçimde ayrıldı ve tümörün ilerleyişi detaylı olarak kaydedildi.

Farelerde glioblastoma büyümesi adım adım izlendi

Deney sırasında, fareler uyanık halde ve hareket edebilecekleri şekilde yastıklı bir platforma yerleştirildi; başları ise ultrason taraması sırasında hareketi en aza indirmek için sabitlendi. Araştırmacılar, tümörün büyüdükçe beynin görsel bilgi işleyen lateral genikülat nükleusu (LGN) bölgesini nasıl yerinden ittiğini gözlemledi. Ayrıca, LGN'deki kan akışı değişiklikleri ve tümörün beyin fonksiyonları üzerindeki etkileri de kaydedildi. Tümörün büyümesiyle birlikte, etrafındaki kan damarlarının yer değiştirdiği, yeniden şekillendiği ve bazılarının daraldığı veya tıkandığı tespit edildi. Kan akışındaki bu değişiklikler, tümörün çevresindeki mikro çevreyi kendi lehine nasıl değiştirdiğini gösterdi. Elde edilen veriler, glioblastomanın yalnızca büyümekle kalmayıp, beynin işlevsel ve yapısal bütünlüğünü de bozduğunu ortaya koydu. Bu gözlemler, beyin tümörlerinin tedavisine yönelik yeni stratejiler geliştirilmesinde önemli ipuçları sağladı.