Глиобластома — агрессивная злокачественная опухоль — способна перестраивать окружающие ткани и кровеносные сосуды мозга по мере роста, формируя собственную среду для выживания. Ученые из Калифорнийского технологического института разработали ультразвуковую методику, которая позволяет наблюдать этот процесс в режиме реального времени. Результаты опубликованы в журнале iScience.
Исследователи под руководством инженера-химика Михаила Шапиро объединили в одной системе три вида ультразвуковой визуализации. Это позволило одновременно отслеживать рост опухоли, изменения кровеносных сосудов и кровоток в окружающих тканях.
Чтобы сделать глиобластому видимой на ультразвуковых снимках, ученые модифицировали человеческие опухолевые клетки бактериальными генами. Они заставляли клетки производить небольшие газовые пузырьки — газовые везикулы, которые хорошо обнаруживаются ультразвуком.
Затем созданные клетки имплантировали в таламус трех мышей. В течение 11 дней ученые неоднократно обследовали животных. Исследование проводили, когда мыши находились в сознании и могли свободно двигаться на специальной платформе, а их головы фиксировали для получения стабильных изображений.
По мере роста опухоли исследователи наблюдали, как она смещает расположенные рядом структуры мозга. Одновременно менялась работа кровеносной системы: сосуды вокруг глиобластомы смещались и перестраивались, а в одном из случаев ученые зафиксировали замедление кровотока и признаки сужения или закупорки некоторых сосудов.
Кроме того, кровоснабжение области мозга рядом с опухолью менялось в ответ на активность нейронов. Ученые заметили, что кровоток с одной стороны мозга реагировал на зрительные стимулы слабее, чем обычно, хотя эти результаты были получены лишь у отдельных животных.
Авторы отмечают, что работа пока является проверкой концепции. В эксперименте участвовали всего три мыши, а использованная модель не отражает всей сложности глиобластомы у человека. Поэтому пока нельзя утверждать, что обнаруженные изменения являются универсальным механизмом развития опухоли.
Ранее ученые выяснили, как агрессивный рак груди захватывает мозг.