Метастазы в значительной степени ответственны за смертность пациентов с солидным раком; прогноз онкологических больных значительно снижается, если диагностированы метастазы. До сих пор не существовало процедуры, позволяющей надежно предсказать вероятность будущих метастазов.
Команда ученых из Дании и Германии под руководством младшего профессора доктора Рафаэля Ройтена с медицинского факультета Фрайбургского университета и профессора Хауке Клаузена-Шауманна из Мюнхенского университета прикладных наук (HM) сделала первый шаг к ранней диагностике. образования метастазов: они разработали удобный метод анализа базальной мембраны в организме человека, поскольку ее механические свойства являются решающим фактором во время метастатического процесса. Результаты были опубликованы в журнале Nature Protocols .
Более мягкие базальные мембраны труднее преодолеть
«Мы убеждены, что публикация этого метода в виде подробного протокола позволит приблизиться к ранней диагностике образования метастазов», — говорит Ройтен. Используя протокол, ученые всего мира смогут определить, обладают ли разные люди различной механикой базальной мембраны и связаны ли они с образованием метастазов.
Базальная мембрана — это структура внеклеточного матрикса — белковой массы вне клеток — которая окружает все кровеносные сосуды , многие органы, а также опухоли.
Раньше предполагалось, что эта структура является лишь барьером, который раковым клеткам приходится преодолевать с помощью собственных механизмов. Однако в статье 2021 года Ройтен и Клаузен-Шауман смогли показать, что механические свойства базальной мембраны сами по себе являются решающим фактором, влияющим на метастазирование раковых клеток и, следовательно, на прогноз онкологических больных: чем мягче базальная мембрана , тем меньше раковых клеток преодолевает этот барьер, что приводит к уменьшению метастазов и увеличению выживаемости.
Анализ с помощью полуавтоматического программного обеспечения
Совместно с клиникой акушерства и гинекологии Университетского медицинского центра Фрайбурга и отделением патологии копенгагенской Rigshospitalet ученые опубликовали инструмент анализа в виде подробного и удобного пошагового руководства, показывающего, как определить механический Свойства базальной мембраны легких человека.
Команда также предоставила научному сообществу полуавтоматическое программное обеспечение для анализа данных измерений и идентификации базальной мембраны. В будущем это программное обеспечение станет еще более мощным благодаря искусственному интеллекту.
«Как только появятся более полные данные, будет реализовано полностью автоматическое распознавание базальной мембраны с использованием машинного обучения », — говорит первый автор исследования Бастиан Хартманн из Мюнхенского университета прикладных наук (HM).
Базальная мембрана имеет толщину всего от 100 до 400 нанометров (примерно одна десятитысячная миллиметра). «Точно локализовать его в ткани, измерить его механические свойства и точно отличить его от свойств окружающей ткани было исключительной задачей», — говорит биофизик Хауке Клаузен-Шауманн.
«Мы смогли решить эту проблему с помощью комбинации оптической микроскопии и атомно-силовой микроскопии». Новый протокол теперь расширяет эту процедуру, включив в нее базальную мембрану легких человека, что делает ее доступной для неопытных пользователей.
Дополнительные результаты исследований рака
Ученые ожидают, что с помощью их метода будут получены важные результаты для исследований рака. Это связано с тем, что, хотя опухоли изменяют форму многих структур организма, чтобы они соответствовали своим потребностям, независимо от таких связанных с раком изменений индивидуальные механические свойства базальной мембраны оказывают решающее влияние на процесс метастазирования.
Таким образом, вполне возможно, предполагает Ройтен, что определенные механизмы базальной мембраны делают некоторых людей в принципе более уязвимыми для развития метастазов.
