Doku örneklerinden belirli bölgelerin ayrıştırılarak moleküler analizlere tabi tutulması, kanser biyolojisi ve mekânsal omik çalışmalarının temel yöntemlerinden birini oluşturmaktadır. Ancak günümüzde yaygın olarak kullanılan mikrodiseksiyon teknikleri büyük ölçüde ince doku kesitlerine ve iki boyutlu görüntüleme verilerine dayanmaktadır. Son yıllarda üç boyutlu mikroskopi teknolojilerindeki ilerlemeler, biyolojik yapıların hacimsel olarak incelenmesini mümkün kılmış olsa da bu görüntülerden seçilen bölgelerin üç boyutlu biçimde çıkarılmasını mümkün kılan yöntemlere duyulan gereksinim devam etmektedir. Bu durum, özellikle karmaşık dallanma gösteren tümör yapılarının mekânsal ve moleküler özelliklerinin birlikte incelenmesinde önemli bir sınırlama oluşturmaktadır.
Bu sınırlamayı aşmayı amaçlayan araştırmacılar, açık üstlü ışık levhası mikroskopisi (open-top light-sheet microscopy; geniş hacimli dokuların yüksek çözünürlükte üç boyutlu görüntülenmesini sağlayan yöntem) ile bilgisayar sayısal kontrollü frezeleme (CNC milling; bilgisayar kontrollü hassas mekanik kesim sistemi) teknolojilerini birleştiren yeni bir üç boyutlu mikrodiseksiyon platformu geliştirmiştir. Çalışmanın temel amacı, üç boyutlu patolojik görüntüler üzerinde tanımlanan hacimsel ilgi bölgelerinin (VOI; volume of interest) fiziksel olarak çıkarılmasını sağlayarak, morfolojik ve moleküler analizlerin aynı doku hacmi üzerinde bütünleşik biçimde geliştirilebilmesini sağlamayı amaçlamaktadır. Araştırmacılar ayrıca bu yaklaşımın tümörlerin üç boyutlu yayılım yollarını ve klonal evrim süreçlerini incelemedeki potansiyelini değerlendirmeyi hedeflemiştir.
Geliştirilen sistemde öncelikle optik olarak saydamlaştırılmış doku örnekleri açık üstlü ışık levhası mikroskopisi ile görüntülenmiştir. Elde edilen üç boyutlu görüntüler üzerinde araştırmacılar tarafından hacimsel ilgi bölgeleri işaretlenmiş ve bu bölgelerin çıkarılması için CNC frezeleme yolları hesaplamalı olarak optimize edilmiştir. Sistemde, frezeleme yollarını hedef bölgenin doğru biçimde çıkarılmasını ve komşu bölgelerden istenmeyen doku alınmasını en aza indirecek şekilde optimize eden genetik algoritmalar kullanılmaktadır. Yöntemin doğrulanması için kıkırdak, meme, prostat ve baş-boyun dokuları üzerinde testler gerçekleştirilmiş, ayrıca mesaneye uzanım göstermiş dallanmış yapılı bir prostat kanseri örneğinde tümör evrimi analizi yapılmıştır.
Elde edilen sonuçlar, yöntemin farklı doku tiplerinde başarılı biçimde uygulanabildiğini göstermektedir. Mikrodiseke edilen bölgeler ile başlangıçta tanımlanan hacimler karşılaştırıldığında ortalama geri kazanım (recall; hedeflenen dokunun ne kadarının elde edildiğini gösteren ölçüt) değeri %65.1, ortalama kesinlik (precision; elde edilen dokunun ne kadarının gerçekten hedef bölgeye ait olduğunu gösteren ölçüt) değeri ise %63,8 olarak hesaplanmıştır. Araştırmacılar ayrıca prostat kanseri örneğinde yedi farklı hacimsel bölgeden tüm genom dizilemesi gerçekleştirerek üç boyutlu uzamsal tümör filogenisi oluşturmuştur. Analizler, bu örnekte tümör içerisindeki mekânsal dallanma yapıları ile klonal evrim süreçlerinin her zaman birebir örtüşmeyebileceğini göstermektedir. Çalışma, yalnızca iki boyutlu veriler kullanıldığında belirlenemeyen olası tümör yayılım yollarının üç boyutlu mekânsal bilgi sayesinde daha tutarlı biçimde değerlendirilebildiğini göstermektedir.
Araştırmacılara göre geliştirilen üç boyutlu patoloji rehberli mikrodiseksiyon yaklaşımı, yüksek çözünürlüklü üç boyutlu morfolojik görüntüleme ile kapsamlı omik analizleri bir araya getiren yeni bir çerçeve sunmaktadır. Yöntem, tümörlerin uzamsal organizasyonu ve evrimi arasındaki ilişkilerin daha ayrıntılı incelenmesine olanak sağlayabileceği gibi, gelecekte farklı biyolojik sistemlerde bölgeye özgü moleküler analizlerin gerçekleştirilmesi için de kullanılabilecek bir araştırma platformu sunmaktadır. Çalışma ayrıca mevcut iki boyutlu mikrodiseksiyon yöntemleriyle elde edilmesi güç olan hacimsel biyolojik bilgilerin araştırılmasına yönelik yeni olanaklar sunduğunu göstermektedir.
Yazar: Özsu Deniz BALKAYA
Editör: Elinsu Ak
Referans: Hsieh, H.-C., Gao, G., Han, Q. et al. 3D pathology-guided microdissection. bioRxiv (2025). DOI: https://doi.org/10.1101/2025.11.20.689586.
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
