Nye oplysninger om en sammenhæng mellem væksten af blodkar afgørende for spredning af kræft og kobber i vores kroppe er blevet opdaget af forskere fra det amerikanske Department of Energy Argonne National Laboratory og University of Chicago ved hjælp af en beamline på Advanced Foton Kilde.
Voksende nye blodkar ud fra eksisterende - en proces kaldet angiogenese - er vigtig for vækst, udvikling og sårheling. Men det giver også mulighed for spredning af tumorer i hele kroppen, så forskerne har været travlt for måder at stoppe angiogenese i kampen mod kræft.
Et element af afgørende betydning for blodkar vækst er kobber, et vitalt næringsstof, som spiller en vigtig rolle i mange livsprocesser. Forbindelser, der reducerer kobber i kroppen uden at forstyrre kroppens normale funktioner, kan hæmme væksten af blodkar - og nogle af disse forbindelser er endda i kliniske forsøg til brug i behandlingen af kræft. Alligevel har det biologiske grundlag for denne følsomhed af angiogenese til kobber været en gåde.
På jagt efter et svar, har forskere fra Biosciences og X-ray Science divisioner ved Argonne og Department of Medicine, Afdeling for hæmatologi / onkologi, på University of Chicago, brugte X-ray fluorescens microprobe billedbehandling på Advanced Foton Kilde ved Argonne, den vestlige halvkugles mest strålende kilde til X-stråler til forskning. X-stråler gjorde det muligt for forskerne at se på fordelingen af kobber i både en celle model af angiogenese og dele af brystet tumorvæv rig på blodkar.
"Vi fandt, at cellerne undergår angiogenese udviser en fordeling af deres cellulære kobber, der tydeligt adskiller sig fra andre celler," sagde Argonne biolog og ledende forfatter Lydia Finney. "Denne opdagelse kan hjælpe med at forklare, hvordan kobber-reducerende cancer terapi virker." Resultaterne er rapporteret i det nyeste nummer af Proceedings of National Academy of Sciences, eller PNAS.
"Vi begyndte vores undersøgelse," Finney forklarede, "ved at undersøge en model af angiogenese, der anvender menneskelige mikrovaskulære endotelceller til at danne kapillær-lignende strukturer i omkring otte timer for at blive stimuleret med specifikke vækstfaktorer. Vi undersøgte derefter fordelingen af elementer i disse strukturer ved hjælp af imaging ressourcer. "
APS har spillet en central rolle i forskningen. Den særlige APS beamline Finney og hendes bruges kolleger beskæftiger specialiseret optik til at fokusere sammenhængende røntgenstråler til sub-mikrometer stedet størrelser, hvorigennem prøven er raster scannes (scanning fra side til side, top til bund). Ved at samle udsendte fluorescens spektre på hvert punkt ved hjælp af en energi-dispersive detektor, opnåede forskerne billederne viser koncentration og rumlige fordeling af mange elementer, herunder fosfor, svovl, jern, kobber og zink. Overlejring disse elementære kort på optiske billeder af cellerne, så Finney og hendes kolleger korreleret elementært indhold med cellulære strukturer.