UCL-forskere lager virtuelle svulster for å hjelpe til med kreftmedisin

Forskere ved UCL har designet en virtuell modelleringsteknikk som kan lage svært detaljerte 3D-modeller av individuelle kreftsvulster og simulere leveringen av disse kreftmedisinene for å forutsi deres effektivitet.

I studien, forskere skaffet høyoppløselige bilder av kirurgisk resekerte svulster og brukte matematisk modellering for å kjøre detaljerte beregningseksperimenter. Dette tillot dem å studere transport av blod, biologiske væsker og legemidler, og deres komplekse interaksjoner med vev.

Deres nye teknikk, kalt REANIMATE (REAListisk numerisk bildebasert modellering av biologiske vevssubstrater) gjør det mulig for forskere å visualisere og samhandle med store, 3D, virtuelle modeller av tumorvevsprøver og behandle dem som levende prøver. Dette vil gjøre det mulig for forskere å utføre komplekse beregningseksperimenter for å generere ny innsikt i hvordan individuelle svulster reagerer på spesifikke behandlinger.

I studien, publisert i Nature Biomedical Engineering, forskere brukte optisk avbildning av ekstrahert svulstvev som hadde blitt gjort gjennomsiktig ved hjelp av en cocktail av kjemiske behandlinger. Disse kan vise fine detaljer som blodkarnettverk og cellekjerner, som kan sees på tvers av hele organer med svært høy oppløsning ved å bruke fluorescensmerkede prober som binder seg til spesifikke strukturer.

Felles ledende akademiker Dr Simon Walker-Samuel (UCL Center for Advanced Biomedical Imaging) sa: "Disse fremskrittene er en virkelig tverrfaglig innsats og ville ikke vært mulig uten den kombinerte innsatsen fra fysikere, matematikere, kreftbiologer, klinikere, bildespesialister og ingeniører."

"Det nye rammeverket har en enorm potensiell innvirkning i å hjelpe til med å utvikle nye kreftmedisiner og potensielt gi en kostnadseffektiv måte å teste effektiviteten deres før du går til menneskelige forsøk. Det fremmer utviklingen mot virkelig personlig tilpasset medisin, med det potensielle målet at klinikere en dag kan være i stand til å forhåndsbestemme den mest effektive terapeutiske planen for hver pasients unike tumorsammensetning.»

Det er spådd at én av to personer i Storbritannia vil bli diagnostisert med kreft i løpet av livet, med kreftbehandling som forventes å koste NHS 13,2 milliarder pund 2021.

Strukturen til kreftsvulster varierer mye, noe som gjør levering av terapeutiske legemidler vanskelig, Det betyr at det er vanskelig å forutsi opptaket av et legemiddel av sykt vev og dets påfølgende distribusjon. Dette kan resultere i suboptimal dosering og uønskede bivirkninger, inkludert økt motstand mot behandling gjennom eksponering.

Ledende akademiker Dr Rebecca Shipley (Regissør, UCL Institute of Healthcare Engineering) sa: "REANIMATE bruker optisk avbildning av kirurgisk ekstraherte tumorprøver for å generere virtuelle modeller av tumorstruktur i mikroskopisk skala. Dette er grunnlaget for at vi kan utføre matematisk modellering, som også integrerer kvantitative MR-bilder tatt før svulsten ble ekstrahert. Dette er en ny tilnærming som gir et helt nytt rammeverk for terapiprediksjon i svulster, og vi utvikler nå måter å bruke det på bilder tatt fra pasientbiopsier.»

Kilde:

http://www.ucl.ac.uk/news