Ny teknik ger unik 3D-bild av kroppens kamp mot cancer

Forskare vid universitetet i Genève (UNIGE) och universitetssjukhuset i Lausanne (CHUV) har nått ett betydande vetenskapligt framsteg inom cancerforskning. Genom att använda en avancerad avbildningsteknik har de för första gången lyckats visualisera den så kallade ”immunsynapsen” – kontaktpunkten där mördar-T-celler förstör infekterade celler eller cancerceller – i 3D under förhållanden som ligger nära cellernas naturliga tillstånd.

Studien, som publicerats i Cell Reports (Vol 45, Issue 4), har möjliggjorts genom en metod som kallas cryo-expansion microscopy (cryo-ExM). Tekniken tillåter forskare att observera hur T-lymfocyter infiltrerar tumörer på nanometernivå.

Nanometerrprecision med cryo-ExM

Traditionell avbildning tvingar ofta forskare att välja mellan hög upplösning och ett brett synfält, samtidigt som känsliga cellulära strukturer ofta kan förvrängas under processen. Cryo-ExM-metoden övervinner dessa begränsningar genom en tvåstegsprocess:

1. Vitrifiering: Cellerna fryses ner i extremt hög hastighet för att uppnå ett ”glasartat tillstånd” (vitreous state). Detta gör att vattnet i cellerna stelnar utan att bilda iskristaller, vilket bevarar strukturerna intakta.
2. Expansion: Cellerna expanderas sedan fysiskt med hjälp av en absorberande hydrogel.

Resultatet är en detaljerad vy som inte förvränger de biologiska strukturerna, vilket ger en mer verklighetstrogen bild av processen.

En cytotoxisk T-cell avbildad med kryo-expansionsmikroskopi (cryo-ExM). De färgglada prickarna i mitten är cytotoxiska granuler som används för att förstöra infekterade eller cancerceller. Kredit: F. Lemaitre @ UNIGE

Upptäckter om T-cellens struktur

Genom att applicera denna teknik på mänsklig tumörvävnad upptäckte forskarteamet flera nya detaljer om hur mördar-T-celler opererar. Studien visar att T-cellens membran bildar en specifik kupolliknande struktur vid kontaktpunkten med målcellen. Denna struktur är kopplad till adhesionsinteraktioner och den interna organiseringen i cellen.

Forskarna fann även att cytotoxiska granuler – de ”paket” som innehåller de molekyler som används för att oskadliggöra målet – varierar i struktur. De kan innehålla en eller flera ”kärnor” av koncentrerade aktiva molekyler.

Nyckelpersoner och stöd

Arbetet har letts av framstående forskare inom området, däribland:

• Virginie Hamel, universitetslektor vid UNIGE.
• Florent Lemaître, postdoktor och studiens förstaförfattare.
• Benita Wolf, specialistläkare och biträdande forskare vid CHUV.

Forskningen har fått stöd från ISREC Foundation TANDEM-programmet och markerar ett stort steg framåt för att förstå hur immunförsvaret interagerar med tumörer på en mikroskopisk nivå.

Viktiga insikter i korthet

• 3D-visualisering: Första gången immunsynapsen visas i 3D under nära-naturliga förhållanden.
• Kupolliknande struktur: T-celler formar en specifik struktur vid kontakt med cancerceller.
• Varierande granuler: Cytotoxiska granuler kan ha flera kärnor av aktiva molekyler.
• Avancerad metod: Cryo-ExM kombinerar snabbfrysning med hydrogel-expansion för att undvika strukturella förvrängningar.

Källor

sciencedaily