Understanding Primary Metastasis of Ovarian Cancer via Imaging Mass Spectrometry of a Novel 3D Tissue Explant and Cellular Coculture

Význam tématu

Primární metastáza vysokogradusního serózního karcinomu vaječníku představuje klinickou výzvu z hlediska časné detekce a pochopení mezibuněčné komunikace během invaze rakovinných buněk. Dynamika signálních molekul v mikroprostředí nádorů není snadno sledovatelná běžnými analytickými metodami, proto je klíčové vyvinout in vitro modely co-kultury, které umožní prostorové zobrazování těchto interakcí.

Cíle a přehled studie

Studie se zaměřila na vývoj trojrozměrného (3D) explantátu obsahujícího buněčnou ko-kulturu murinních epitelových buněk pohlavního traktu (odpovídajících lidskému epitelu vejcovodu) a zdravé tkáně vaječníku. Cílem bylo optimalizovat aplikační protokol pro MALDI-TOF zobrazovací hmotnostní spektrometrii, identifikovat klíčové m/z signály spojené s metastatickým chováním a lokalizovat molekulární mediátory v prostoru ko-kultury.

Použitá metodika

Pro 3D pěstování byly použity explantáty ovaria z 16–18denních myší vložené společně s různými liniemi buněk (MOE, MOSE, shRNA modifikované MOE) do agarózových plugů v 8-well komorách na ITO skle. Kultivace probíhala 4 dny při 37 °C a 5 % CO₂. Po desikaci byla na agarózu nanesena směs matric (50:50 CHCA:DHB) pomocí HTX TM-Sprayeru. MALDI-TOF analýza byla prováděna na přístroji Bruker autoflex speed LRF ve skenovacím režimu m/z 100–2000 Da, 500 laserových impaktů na bod a 50 µm obrazový krok. Spektra byla normalizována vůči celkovému iontovému signálu a analyzována softwarem flexImaging a SCiLS Lab.

Použitá instrumentace

• ITO-potáčené skleněné mikroskleny
• HTX TM-Sprayer pro nanášení matric
• Bruker autoflex speed LRF MALDI-TOF
• Matrix: 50:50 CHCA:DHB (5 mg/mL v 90:10 ACN:H₂O + 0,1 % TFA)
• Software: flexImaging v4.1, SCiLS Lab 2015b

Hlavní výsledky a diskuse

První experiment odhalil 44 signifikantních m/z signálů, z nichž 33 bylo výrazně akumulováno v ko-kultuře ovaria a PTEN-deficientních MOE buněk. Mezi identifikovanými byl m/z 170 odpovídající norepinefrinu, molekule spojené s progresí ovaria. Oddělená ko-kultivační komora potvrdila, že zdrojem neurotransmiteru je tkáň ovaria, odkud difunduje agrese signálu přes agarózu k nádorovým buňkám.

Přínosy a praktické využití metody

• Vytvoření in vitro 3D modelu pro sledování prostorové dynamiky signálních molekul.
• Možnost identifikovat a lokalizovat metastatické mediátory přímo v ko-kultuře.
• Aplikovatelnost protokolu pro screening nových terapeutických látek zaměřených na nádor-hostitelskou komunikaci.

Budoucí trendy a možnosti využití

Další vývoj zahrnuje kvantitativní analýzu cílových molekul, rozšíření na lidské primární buňky a využití multimodálních zobrazovacích technik (kombinace MALDI-IMS s fluorescenčními sondami). Integrace 3D biotisku či mikrofluidních systémů by umožnila modelování složitějších tumorálních mikroprostředí.

Závěr

Optimalizovaný protokol MALDI-TOF zobrazování v 3D explantátu prokázal schopnost detekovat a prostorově lokalizovat metastaticky relevantní signály, přičemž norepinefrin byl identifikován jako klíčový komunikátor mezi tkání ovaria a nádorovými buňkami. Tento přístup představuje nový nástroj pro studium tumor-hostitelské interakce a objevování terapeutických cílů.

Reference

1. Zink KE, Dean M, Burdette JE, Sanchez LM. Imaging Mass Spectrometry Reveals Crosstalk between the Fallopian Tube and the Ovary that Drives Primary Metastasis of Ovarian Cancer. ACS Central Science. 2018;4(10):1360–1370. DOI:10.1021/acscentsci.8b00405.