Ny 3D-teknik upptäcker cancerns spridning i realtid

Majoriteten av dödsfall i bröstcancer orsakas av metastaser, när cancern sprider sig till andra organ. Forskaren Vinay Swaminathan och hans team vid Lunds universitet har utvecklat en 3D-modell som efterliknar tumörens mikromiljö i laboratoriet. Med stöd från IngaBritt och Arne Lundbergs Forskningsstiftelse kan forskarna nu i realtid följa hur vävnadens mekaniska egenskaper påverkar sjukdomsförloppet.

Inom bröstcancer är ett av de tidigaste tecknen på sjukdom vävnadsförstyvning – den hårda knöl som kvinnor uppmanas leta efter vid självundersökning. Tidigare forskning har visat att denna förstyvning inte enbart är ett symtom, utan en drivkraft bakom cancerutveckling och metastasering. Vinay Swaminathan, lektor vid Lunds universitet med bakgrund inom maskinteknik och fysik, studerar dessa processer inom fältet mekanobiologi.

– Som ingenjör drivs man av att förstå och att bygga. Cancer är i grunden ett komplext problem där system går sönder. Man kan se det som ett medicinskt problem, men också som ett ingenjörsproblem där båda perspektiven ger djupa insikter. Det var det som ledde mig till cancermekanobiologi, säger Vinay Swaminathan.

För att undersöka hur miljön runt cancercellerna påverkar deras spridning har teamet utvecklat en 3D-modell in vitro (i labbmiljö). Modellen efterliknar en bröstkörtel inkapslad i ett material där forskarna kan kontrollera och förändra vävnadens hårdhet.

– Vi har byggt ett system som fångar tumörens miljö. Det gör att vi kan följa hela händelseförloppet: från att vävnaden växer till att den börjar invadera och sprida sig. Målet är att förstå de molekylära maskinerier och cellulära händelser som sker till följd av förstyvningen, säger Vinay Swaminathan.

Live-mikroskopi möjliggör observation i realtid

Genom ett anslag på fem miljoner kronor från IngaBritt och Arne Lundbergs Forskningsstiftelse förvärvar teamet nu ett tredimensionellt konfokalmikroskop (så kallad spinning disc). Tekniken möjliggör studier av levande vävnadsmodeller, vilket innebär att processer kan observeras medan de pågår.

– Cancer är ett rörligt mål som förändras över tid. Tidigare har vi ofta behövt fixera prover och analysera dem i efterhand, men med den här utrustningen kan vi följa processen live, från en enskild cell till en spridande tumörvävnad. Om vi kan mäta och se dessa detaljer ökar möjligheten att förstå hur processen kan avbrytas, säger Vinay Swaminathan.

Utrustningen kommer även att användas för forskning inom andra cancerformer samt hjärn- och hjärtsjukdomar. Vinay Swaminathan betonar att förståelse för grundläggande mekanismer är förutsättningen för framtida behandlingar.

– För att kunna lösa ett problem behöver man förstå de bakomliggande orsakerna. Jag brukar använda liknelsen att man måste förstå hur en bil fungerar innan man kan laga den. Genom att studera de fundamentala mekanismerna för hur celler fungerar och interagerar med sin omgivning, kan vi identifiera nya behandlingsmål som specifikt riktar sig mot metastasering.