胰腺癌是一种罕见的、难以捉摸的、致命的癌症，5年存活率约为10%。如果癌症已经转移，这一比例将降至3%。治疗方法非常有限。
斯卡拉实验室的助理科学家鲁帕萨·达塔(Rupsa Datta)说:“这是一种更可怕的癌症，因为一旦你发现一个人患有胰腺癌，通常就太晚了，因为他没有任何症状。”“存活率如此之低，因为在那种情况下，你真的什么都做不了。”
斯卡拉实验室使用先进的光学成像技术来研究导致肿瘤生长的代谢活动，希望更好地了解肿瘤微环境，从而开发出新的疗法和治疗方法。
在今天发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，Datta和他的同事描述了癌细胞如何劫持胰腺中某些非癌细胞的代谢活动，以促进肿瘤的生长。
当癌细胞开始增殖时，肿瘤微环境的一个组成部分是细胞外基质(ECM)，这是一种分子网络，帮助构成器官(如胰腺)的细胞提供结构。
非癌细胞也存在于ECM中，如免疫细胞、成纤维细胞和胰腺星形细胞(PSCs)等器官特异性支持细胞。
达塔说，癌细胞和PSCs之间的相互作用是癌细胞增殖和存活的关键。
“癌细胞可以招募非癌细胞为它们工作，”她说。“它们就像被癌细胞施了魔法一样。它们会给它们带来营养和其他东西，这样癌细胞就能生存。”
研究人员将胰腺癌细胞和PSCs结合成一个类器官模型，这是一个在凝胶状基质结构内的3D细胞培养环境，更接近于活器官或肿瘤的生物学特性。
光学代谢成像使研究人员能够实时可视化和测量细胞之间的代谢相互作用。这项技术是非侵入性和无标记的，这意味着它使用细胞固有的自身荧光作为读出，而不是添加其他会损害细胞的试剂。
新陈代谢的变化是通过细胞的还原-氧化状态(或氧化还原状态)来测量的，这种状态随着电子在细胞内分子之间的转移而波动，以帮助它们生长和分裂。
“我们发现，当这些非癌细胞存在时，癌细胞的氧化还原状态变得更氧化，并趋于增殖，”达塔说。“当PSCs接触到癌细胞时，它们就会减少。”
这种细胞间的转移表明，癌细胞可能通过直接与PSCs相互作用，利用代谢过程来支持癌细胞的生长，从而克服细胞增殖的氧化还原限制。
这些细胞之间的物理相互作用究竟是如何导致氧化还原状态的变化的，目前还不清楚。但Datta希望，对这些相互作用的进一步了解将最终导致靶向治疗，以防止癌细胞增殖和肿瘤发展。
在这项研究中，斯卡拉实验室与麻省理工学院(MIT)癌症生物学家马特·范德·海登(Matt Vander Heiden)和他在科赫综合癌症研究所(Koch Institute For Integrative cancer Research)的实验室密切合作，并得到了非营利组织Stand Up to cancer (SU2C)的资助。
“我们的大多数合作者都在威斯康辛州，但这是一个长距离的合作，所以因为有了拨款，我可以去他们的实验室，他们也可以来这里，”达塔说。“这是一个非常有趣的项目，因为我们有不同领域的专业知识。我们都需要回答这些问题。”
达塔说，虽然斯卡拉实验室开发了先进的成像技术来获得这些代谢测量，但范德海登实验室在建立类器官模型、将数据放入生物学角度和癌症领域的相关性方面是不可或缺的。
“我希望这篇论文能展示我们技术的力量。虽然，如果更多的癌症实验室采用它，他们仍然需要与像我们这样的实验室在成像技术方面进行合作，”她补充道。“但我们喜欢合作!”
