德克萨斯大学MD安德森癌症中心的科学家们已经设计了一套系统，可以对已经扩散到小鼠骨骼的癌症进行显微监测和成像，这样就可以更好地了解和开发针对人类骨骼转移的治疗方法。泌尿生殖医学肿瘤学讲师、《科学转化医学》(Science Translational Medicine)的一篇论文的第一作者埃莉诺拉·多斯索拉(Eleonora Dondossola)博士说：晚期前列腺癌和其他癌症转移到骨骼上，导致患者对治疗和疼痛产生抵抗，但究竟是什么让骨骼对前列腺癌的进展如此特殊，目前还不清楚。骨可能为癌细胞的生长提供了线索和吸引人的微环境。
首次观察到肿瘤引起的骨丢失，显微镜下可见周围青色的骨细胞，白色的骨重塑；破坏骨骼的破骨细胞呈黄色，癌细胞有两种颜色：前列腺癌细胞核为绿色，细胞质为红色。图片：MD Anderson Cancer Center
博科园-科学科普：但详细研究这一过程的非侵入性显微镜检查由于外部骨骼的厚度阻碍了内部腔和骨髓观察。这是一个黑匣子，最后模型允许通过活体内多光子显微镜进入骨骼内部，并为这些现象提供一些线索。研究人员展示了该技术如何监测和捕获肿瘤细胞与骨和骨驻留细胞的相互作用动态，随着时间的推移。老鼠皮肤下的组织工程结构在大约一个月后发育成骨头，有一个内部腔和一个薄的外层，显微镜可以“透视”。在骨髓和其他细胞进入腔体后，注入癌细胞系。恶性细胞和骨细胞之间相互作用是通过缝在骨上皮肤上的小玻璃窗通过多光子显微镜观察。
（同下图）一组植入组织工程骨结构的前列腺癌细胞的三维重建。细胞核为绿色，细胞质为红色，周围骨为青色。图片：E. Dondossola et al.,Science Translational Medicine(2018)
多光子显微镜是一种用于活体组织成像的荧光成像技术，其中医学博士Peter Friedl实验室的显微镜他是泌尿生殖医学肿瘤学教授，一次可以获得7个参数。骨骼构造是由澳大利亚布里斯班昆士兰科技大学健康与生物医学创新研究所再生医学中心的一组科学家开发，由Dietmar Hutmacher博士领导。Dondossola指出，正常的骨骼生物学包括造骨细胞(成骨细胞)和破骨细胞(破骨细胞)之间的平衡。癌症提示这种平衡，改变这两种人群之间的平衡，导致有症状的骨重塑。研究小组的显微镜显示，骨质流失集中在肿瘤附近的破骨细胞周围。
对于前列腺癌骨转移患者来说，这是一个已知且痛苦的问题，一种叫做双磷酸盐的药物被用来缓解这种症状。在临床上，这种作用被认为是缓和的，减轻疼痛但不延长生存。该团队的多光子显微镜捕捉到了这种效果。用二膦酸唑来膦酸治疗小鼠，发现该药物并没有减少破骨细胞的数量，而是减缓了它们的活性，保存了骨骼。值得注意的是，这种治疗对肿瘤的生长没有影响，这也解释了为什么骨稳定而患者存活时间不长。弗里德实验室正在用这个模型研究小鼠的癌症治疗，包括免疫治疗和放射治疗的联合临床工作。释放免疫系统来攻击癌症的药物常常被肿瘤微环境中的耐药因素所阻碍，该研究小组希望能观察和描述这些因素。
博科园-科学科普｜参考期刊文献 :《Science Translational Medicine》｜研究/来自：德克萨斯大学MD安德森癌症中心，DOI: 10.1126/scitranslmed.aao5726
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