Ny metod avslöjar hur hjärncancerceller sprids

Genom att kombinera avbildning av hjärnvävnad med artificiell intelligens har forskare vid Uppsala universitet utvecklat en metod för att följa hur enskilda hjärntumörceller sprids i hjärnan, hur de kan växla mellan olika sätt att förflytta sig och hur de svarar på behandling. En bättre förståelse av hur hjärntumörer invaderar hjärnvävnaden kan på sikt bidra till utvecklingen av effektivare behandlingar.

Glioblastom är en av de mest aggressiva formerna av cancer i hjärnan. En anledning till att den är så svårt att behandla är att tumörcellerna sprider sig till den omgivande friska hjärnvävnaden, utanför det område som kan avlägsnas med kirurgi. De celler som blir kvar kan bidra till att cancern kommer tillbaka.

I en studie i tidskriften Nature Communications presenterar forskare vid Uppsala universitet GlioTrace, en ny metod som kan följa tusentals enskilda tumörceller när de förflyttar sig i hjärnvävnad.

–Hittills har vi mest bara kunnat få ögonblicksbilder av hur glioblastomceller sprids. Vår metod kombinerar mikroskopi med artificiell intelligens och låter oss följa processen när den sker i levande hjärnvävnad. Vi kunde också jämföra tumörer från olika patienter och studera hur de svarar på behandling, säger Hitesh Mangukiya, forskare vid Institutionen för immunologi, genetik och patologi vid Uppsala universitet och en av studiens försteförfattare.

Tumörceller ändrar sitt rörelsemönster

Forskarna undersökte glioblastomceller från sex patienter. Celler fick växa till som tumörer i mushjärnor som sedan skars upp i tunna snitt och hölls vid liv i laboratoriet. Med hjälp av ett automatiserat mikroskop fotograferade forskarna snitten varannan timme under upp till fem dagar.

Ett maskininlärningssystem kunde sedan identifiera och följa enskilda tumörceller och forskarna använde statistiska modeller för att beräkna hur celler växlade mellan olika stadier. Resultaten visade en tydlig skillnad mellan tumörer. Vissa spreds företrädesvis längs med blodkärl medan andra spreds mer diffust genom hjärnvävnaden. Enskilda tumörceller kunde också förändra sitt utseende och rörelsemönster över tid och kunde till och med växla mellan att förflytta sig längs blodkärl och att röra sig mer fritt i vävnaden.

–Det som förvånade oss mest var hur flexibla tumörcellerna är. Samma cell kan under bara några få dagar förändra hur den rör sig. För att utveckla behandlingar som förhindrar tumörcellerna att sprida sig behöver vi förstå den här förmågan att växla mellan olika beteenden, säger Madeleine Skeppås, doktorand vid Uppsala universitet och delad försteförfattare till studien.

Cancerbehandling påverkar hur tumörceller sprids

Forskarna använde också GlioTrace för att studera hur läkemedel påverkar tumörcellernas rörelser. Två läkemedelsubstanser minskade tumörcellernas rörelse och spridning i snitten från mushjärnorna. Däremot blev effekten olika i tumörer från olika patienter och i celler med olika rörelsemönster.

Forskargruppen fann också att i vissa tumörmodeller ledde en kombination av strålning och cellgifter till en större andel av celler med ett specifikt utseende. Dessa celler hörde till dem som rörde sig snabbast och var centrala i växlingen mellan olika cellstadier. Det tyder på att den sortens invasiv celltyp blir kvar efter behandling men det behövs ytterligare studier för att ta reda på om den är mer resistent mot behandling eller om den bidrar till att tumören kommer tillbaka.

– Med den här metoden kan vi för första gången följa hur tusentals enskilda tumörceller rör sig genom levande hjärnvävnad och se hur de anpassar sitt beteende i realtid. Det öppnar nya möjligheter att förstå och på sikt stoppa invasionsprocessen, säger Sven Nelander, professor i integrativ cancerforskning vid Uppsala universitet.

Ett nytt verktyg för att studera tumörinvasion

En avgörande del av GlioTrace är beräkningsanalyssystemet som utvecklats av Madeleine Skeppås tillsammans med kollegor på Chalmers tekniska högskola och Göteborgs universitet. Det bearbetar mikroskopbilderna, följer enskilda celler, identifierar deras olika utseende och uppskattar hur de förändras över tid.

Till skillnad från andra metoder, som bara avbildar små regioner i hjärnan, kan GlioTrace följa tumörceller i hela hjärnsnitt med standardmikroskop. Mjukvaran för analyser är fritt tillgänglig för andra forskare.

– Vi hoppas att den här metoden kan hjälpa oss att förstå hur tumörceller interagerar med sin omgivning och hitta behandlingar som kan förhindra att cancern sprids i hjärnan. Men i nuläget är GlioTrace en forskningsmetod och det behövs fler studier innan den kan användas för att bidra till beslut om behandling för patienter, säger Hitesh Mangukiya.

Kontakt

Sven Nelander, professor vid Institutionen för immunologi, genetik och patologi, Uppsala universitet, och föreståndare för UUniFI AI, ett nyinrättat institut inom Uppsala universitets framtidsinstitut UUniFI, med fokus på användning av AI för att utveckla ny forskning.

Email: sven.nelander@igp.uu.se

Telefon: 076 138 01 23

Artikel

Mangukiya, H.B., Skeppås, M., Lasses Armatowski, A. et al."Reconstructing the single-cell spatiotemporal dynamics of glioblastoma invasion." Nature Communications (2026). DOI: 10.1038/s41467-026-78908-9

Video (fri användning. Film av: Marcus Holmqvist, Uppsala universitet)

4 minuters reportage om GlioTrace: https://play.mediaflow.com/ovp/11/13QB27GGVZ

2 minuters kortförklaring om GlioTrace: https://play.mediaflow.com/ovp/11/97QBZ7MDVO