肠干细胞的三维分析

细胞生物学

研究表明，饮食中摄入过量铁的人患结直肠癌的风险会增加。为了更好地了解铁是如何影响结直肠癌细胞和癌症的发展，由英国格拉斯哥比特森癌症研究所的欧文·j·桑瑟姆博士领导的研究人员使用Imaris软件进行3D成像。

这部分肠道来自一只高铁饮食的老鼠。用GFP标记的lgr5阳性干细胞(绿色)用多光子显微镜成像。紫色背景显示胶原蛋白的二次谐波信号。相关的影片显示了GFP的体积。

“我们的工作提供了一种新的联系，即结直肠癌细胞在疾病的早期阶段就需要铁。相反，增加铁含量也会促进肿瘤的发生，”Sansom博士说。“这与大量食用红肉会增加结直肠癌风险的研究是一致的。”

结肠组织有包含干细胞的隐窝。正常情况下，干细胞会产生新的特化细胞，但如果这一过程被中断，干细胞就会产生足够多的恶性细胞，导致肿瘤。研究人员使用了只在干细胞中删除了腺瘤性大肠息肉病(Apc)基因的小鼠。Apc肿瘤抑制基因突变通常会导致结直肠癌。这些迅速发展成肠道肿瘤的小鼠接受了对照饮食，一种是含有过量铁的饮食，另一种是缺乏铁的饮食。

然后，研究人员使用多光子显微镜对这些小鼠的肠道组织切片进行成像。他们使用Imaris对肠隐窝干细胞进行了三维观察和建模，并量化了不同饮食对干细胞的物理影响。“能够精确地将荧光数据重建为具有独特参数的真实三维物体，使我们能够提出更广泛的问题，并得到有意义的结果，”桑索姆博士说。

具体来说，他们使用Imaris来测量标记干细胞特异性标记基因Lgr5的GFP表达所占据的体积。这让他们确定了不同的饮食是如何影响肠隐窝和肿瘤进展的。他们的分析表明，结肠腔中铁的消耗强烈地抑制了小鼠肠道肿瘤的发展。然而，降低循环铁的总体水平并没有这种效果。高水平的腔内铁强烈促进肿瘤的发展。

这项研究的发现可能对结直肠癌高风险患者的饮食有重要意义。研究人员的下一个目标是研究铁是如何推动结直肠癌的变化的。他们认为铁的作用部分是通过激活NF-KB信号和增加活性氧的水平。他们还想看看那些整理铁(从而降低铁含量)的药物是否也能抑制肿瘤的发展，这可能会导致一种潜在的治疗方法。他们计划使用Imaris研究这些整理剂对Lgr5阳性干细胞的影响。

研究论文:Radulescu S, Brookes MJ, Salgueiro P, Ridgway RA, McGhee E, Anderson K, Ford SJ, Stones DH, Iqbal TH, Tselepis C, Sansom OJ。体内Apc丢失后，管腔铁水平控制肠道肿瘤的发生．Cell rep 2012年8月30日;2(2):270-82。doi: 10.1016 / j.celrep.2012.07.003。