用于检测小鼠肿瘤模型血管拟态的三维成像流程
A three-dimensional imaging pipeline for the detection of vasculogenic mimicry in mouse tumor models
研究团队开发了一套三维成像流程,通过静脉注射荧光标记番茄凝集素、组织透明化与光片显微镜,在小鼠肿瘤模型中检测功能性血管拟态与宿主血管。该流程在6个乳腺癌PDX、1个原位乳腺肿瘤模型及2个小细胞肺癌CTC移植瘤模型上成像,据作者所知,这是迄今最大的血管拟态三维数据集,为体内VM判读提供了证据标准。
血管拟态(vasculogenic mimicry, VM)指肿瘤细胞模拟内皮细胞、由肿瘤细胞自身衬里形成血管样管道的现象,1999年最先在黑色素瘤中被描述:侵袭性黑色素瘤形成的环状基质管道内可见红细胞,并能输送染料,但多种内皮标志物染色均为阴性 [3]。此后的工作表明,VM不同于经典血管生成,可为快速生长的肿瘤提供独立的灌注途径、转运渗漏血管渗出的液体并与内皮衬里的血管体系相连 [2],其诱导与肿瘤缺氧微环境及上皮-内皮转化、细胞外基质重塑等过程相关 [1];在分子层面,VE-cadherin等内皮相关分子的异常表达被认为是关键事件 [4],在三阴性乳腺癌中VM还与CD133阳性的肿瘤干细胞样群体相关联 [5]。然而,VM的存在、意义与功能一直存在争议,症结在于检测手段:广泛使用的CD31/PAS双重染色依赖二维切片,既受切片伪影困扰,又无法判断管道内是否存在活跃血流,因而不能确证血管的功能性。
这篇预印本针对这一瓶颈建立了三维成像流程:向荷瘤小鼠静脉注射荧光标记的番茄凝集素,使其结合于有功能血管的管腔;随后将肿瘤厚切、光学透明化,用内皮标志物染色,再以光片显微镜成像。借助该流程,研究者在六种乳腺癌患者来源组织异种移植模型、一种原位乳腺肿瘤模型和两种小细胞肺癌循环肿瘤细胞移植来源的模型中,均能检出VM血管、镶嵌血管以及宿主血管与VM血管的连接处。据作者所知,这是迄今规模最大的一批VM血管三维图像。
相对于以往依赖二维组织学的间接推断,这一流程把“结构上存在VM管道”与“管道内有功能性血流”直接联系起来,从而为VM在体内的存在和功能提供了有说服力的证据,并界定了在体检测VM所需的证据水平。检出宿主血管与VM血管的连接,也与早年关于VM可与内皮血管体系相连的论述相呼应 [2],而这恰是二维染色难以呈现的空间关系。
当然,该流程目前在小鼠肿瘤模型中建立和验证,能否直接推广到人体肿瘤组织的检测,摘要中未见展示。更根本的问题依然开放:VM形成的分子机制尚未完全阐明 [1],而考虑到VM与耐药、转移和不良预后的关联 [2, 6],如何将其转化为可行的治疗靶点仍是领域待解的难题——值得注意的是,作者团队已就靶向VM的方法与组合物提交了专利申请,显示出明确的转化意图。
- 1.Mechanisms of vasculogenic mimicry in hypoxic tumor microenvironments · Mol Cancer 2021
- 2.Molecular pathways: vasculogenic mimicry in tumor cells: diagnostic and therapeutic implications · Clin Cancer Res 2012
- 3.Vascular channel formation by human melanoma cells in vivo and in vitro: vasculogenic mimicry · Am J Pathol 1999
- 4.Expression and functional significance of VE-cadherin in aggressive human melanoma cells: role in vasculogenic mimicry · Proc Natl Acad Sci U S A 2001
- 5.CD133+ cells with cancer stem cell characteristics associates with vasculogenic mimicry in triple-negative breast cancer · Oncogene 2013
- 6.Vasculogenic mimicry in carcinogenesis and clinical applications · J Hematol Oncol 2020
来源:bioRxiv Cancer Biology · biorxiv.org