Avhandling: Optisk 3D-avbildning av bukspottkörteln

Diabetes mellitus är en sjukdom som globalt sett drabbar mer än 400 miljoner människor. Det är därför viktigt att förstå de mekanismer som är relaterade till sjukdomar i bukspottkörteln för att kunna utveckla nya och effektivare terapier.

Bukspottkörtelns djupa placering i buken och den relativt låga upplösningen hos de nuvarande kliniska icke-invasiva avbildningsmetoderna gör det svårt att studera bukspottkörtelns öar vid visuell bedömning av den endokrina funktionen.

Studier av bukspottkörteln efter döden och sjukdomsmodeller av gnagare ger dock unika insikter i de mekanismer som ligger till grund för sjukdomsdynamiken vid diabetes. Mesoskopisk 3D-avbildning har visat sig vara en tillförlitlig teknik för att kvantifiera cellulära/anatomiska egenskaper hos musens bukspottkörtel. Tekniken tillämpas dock sällan på mänskliga vävnader, inklusive hela bukspottkörteln.

Ett modifierat tillvägagångssätt har utvecklats för 3D-avbildning av ett helt mänskligt organ. I bukspottkörteln från icke-diabetiska och typ 2-diabetiska (T2D) donatorer, där över 200 000 öar analyserades, framkom många nya egenskaper, bland annat områden med hög ötäthet och blödningar inom öarna.

Vid tillämpning på en långvarig bukspottkörtel från en typ 1-diabetiker (T1D) identifierades ~173 000 insulinpositiva objekt. Dessa data visade på flera viktiga regionala skillnader i β-cellmassan, t.ex. att huvudet uppvisar den högsta tätheten, vilket kan återspegla viktiga aspekter av sjukdomsdynamiken. Dessutom identifierades diskreta regioner med en "punktuell fördelning" av enskilda β-celler i nära anslutning till varandra. Att klarlägga karaktären hos dessa kluster kan ge viktiga ledtrådar för den framtida utvecklingen av kliniska interventioner som främjar vävnadsregeneration.

Sammantaget utgör denna studie den första karakteriseringen av β-cellfördelningen i hela organet med hög upplösning. Som sådan kan den tjäna som ett viktigt framsteg mot detaljerade helorgananalyser av endokrina cellers identitet/funktion, via ett brett spektrum av markörer, i studiet av normal anatomi och patofysiologi i den mänskliga bukspottkörteln, inklusive studiet av den allmänna (normala) bukspottkörtelns anatomi (t.ex. under utveckling, men även den åldrande bukspottkörteln) och den sjuka bukspottkörteln, till exempel vid diabetes och bukspottkörtelcancer.

Dessa bidrag kan bidra till en bättre förståelse av patofysiologin i bukspottkörteln med stor rumslig och molekylär detaljrikedom, på hela organets nivå. Nya metoder för mesoskopisk 3D-avbildning (optisk projektionstomografi och fluorescensmikroskopi med ljusskikt) har utvecklats. Dessa omfattar nya tekniker för antikroppsmärkning, användning av autofluorescens för att beskriva tumörmarginaler i bukspottkörtelcancer hos människor samt pipelines för 3D-bildanalys och sammansättning av hela organ.

Max Hahn kommer från Hamburg och flyttade till Umeå som Erasmusstudent. Han har en masterexamen i biomedicin.