Utilisant l'AFM pour étudier des cellules cancéreuses

Une entrevue avec Prof. Hermann Schillers, Universität Münster a conduit avant avril Cashin-Garbutt, MAMANS (Cantab)

Pouvez-vous s'il vous plaît donner une brève introduction à votre recherche ?

Je fais fonctionner une installation de noyau pour des techniques d'AFM, applications médicales biologiques. Ma recherche est orientée en circuit dans l'interaction des plaquettes et des cellules cancéreuses.

Cellules cancéreuses de support de Plaquettes dans presque chaque phase de former des métastases, commençant par l'évasion du contrôle immunisé, suivie de la cellule cancéreuse arrêtant à la paroi de vaisseau sanguin et également dans l'extravasation.

Notre idée est que si nous pourrions éviter l'interaction des plaquettes et des cellules cancéreuses de diffusion, nous peut trouver quelque chose bloquer la formation des métastases, qui pourraient combattre le cancer.

Comment employez-vous la représentation d'AFM et les modes force-spectroscopie-basés pour étudier la structure et les propriétés mécaniques des cellules cancéreuses ?

Dans l'interaction cellulaire de platelet−cancer, J'emploie la spectroscopie unicellulaire de force pour mesurer l'interaction des plaquettes et des cellules cancéreuses et pour mesurer l'effet des médicaments qui évitent cette interaction.

Avec cette technique, nous avons obtenu des nombres réels des forces entre les plaquettes et les cellules cancéreuses pour la première fois. Les expériences de Microfluidic laissent mesurer le nombre de plaquettes sur des cellules cancéreuses, mais nous ne pouvons pas mesurer la force de cette interaction. Avec la spectroscopie unicellulaire de force nous avons obtenu des picoNewtons (pN) et des femtoJoules (fJ). Et c'est nécessaire quand vous voulez connaître quel médicament évite cette interaction à laquelle concentration.

Une Autre remarque est que nous voulons voir ce qui se produit quand une plaquette grippe à une cellule cancéreuse. La compréhension réelle de la situation est cette forme de plaquettes par genre de 'manteau d'invisible autour de la cellule cancéreuse de diffusion, mais nous n'avons jamais observé ceci.

Quand nous balayons des agrégats de cellule cancéreuse de plaquette, nous voyons que les plaquettes sur des cellules cancéreuses disparaissent dans un délai de 30 mn. Utilisant le mode fastTapping de la Résolution, nous pourrions observer cette prise des plaquettes dans des cellules cancéreuses. Nous prouvés ceci avec des techniques fluorescentes telles que trier de cellules et microscopie confocale et nous avons de manière dégagée vu qu'il y avait une prise mais pas une formation de manteau.

Combien est actuel connu au sujet de la voie de laquelle les cellules cancéreuses « détournent » les services des plaquettes ?

La vue widespreaded est la formation de manteau des plaquettes autour des cellules cancéreuses de diffusion. Cette couche de plaquettes protège la cellule cancéreuse contre le système immunitaire et, dans la prochaine phase, facilite l'arrestation de l'agrégat de cellule-plaquette de cancer à la paroi endothéliale pour commencer l'extravasation.

Puisque nous n'avons jamais observé cette formation de manteau mais observons toujours la prise des plaquettes par des cellules cancéreuses, nous pensons qu'il est plus susceptible que la cellule cancéreuse emploie des protéines de plaquette, molécules d'adhésion spécifiques quant aux plaquettes, pour adhérer à la paroi de vaisseau sanguin et pour échapper également au contrôle immunisé.

De plus, on le sait que les plaquettes, ainsi que les microparticules plaquette-dérivées, contiennent l'ARNm et ceci change le protéome de la cellule cancéreuse. Par Conséquent, c'a pu être de deux voies : l'utilisation des protéines de plaquette directement après la prise de plaquette, suivie au moyen de la plaquette ARNm pour produire des protéines de plaquette pour échapper au contrôle immunisé et pour adhérer à la paroi de vaisseau sanguin.

De quelle voie l'AFM peut-il promouvoir notre compréhension ?

Nous recherchons la première étape de l'interaction de cellule cancéreuse de plaquette, mais il y a plusieurs autres phases. Ce Que J'essaye maintenant de faire est d'employer PeakForce QNM pour voir une configuration des modifications bioméchaniques de la cellule cancéreuse après interaction avec des plaquettes.

Jusqu'ici nous avons trouvé un genre d'empreintes de pas bioméchaniques à la position où la cellule cancéreuse avale vers le haut d'une plaquette. Il y a un changement d'élasticité et de viscosité dans la membrane de cellule cancéreuse qui peut nous donner quelques signes au sujet du mécanisme par lequel la cellule cancéreuse comporte la plaquette. Nous savons des expériences que c'est dans un procédé dynamin-dépendant mais voulons connaître plus au sujet de ceci.

La prochaine phase est que nous voulons connaître quelle modification la cellule cancéreuse subit après la prise des plaquettes. Nous utilisons de nouveau la spectroscopie unicellulaire de force. Nous incubons des cellules cancéreuses avec des plaquettes et puis exécutons la spectroscopie unicellulaire de force sur l'endothélium lancé.

Nous recherchons l'arrestation des cellules cancéreuses de diffusion sur l'endothélium et mesurons la force d'adhérence. Nous avons vu que quand les cellules cancéreuses effectuées entrent en contact avec des plaquettes, elles sont devenues beaucoup plus collantes à l'endothélium lancé, comparé aux cellules cancéreuses non traitées. C'est l'un des projets que nous sommes actuel concernés dedans.

Nous recherchons également le site d'interaction de ces cellules cancéreuses plaquette-incubées sur l'endothélium lancé. Je ne pense pas que la cellule cancéreuse plaquette-incubée pourrait adhérer partout sur l'endothélium lancé. Il doit y a un site particulier de prédilection.

Nous voulons figurer à l'extérieur à où il adhère. Cette jonction de cellules ou est-ce que corps cellulaire des cellules endothéliales ou l'offre spéciale du besoin de cellule endothéliale des caractéristiques Est-elle mécaniques forme un gentil métastatique avec les cellules cancéreuses plaquette-incubées et puis se produit à l'extravasation ?

Quel est l'impact important que l'AFM a effectué aux zones biologiques et de nanomedicine de recherches ?

Nous pouvons regarder les cellules vivantes et même les structures sous-cellulaires. C'est toujours une technique où nous sommes limités sur la surface, mais quand nous appliquons un peu la force, nous pouvons voir sous la surface et observer la dynamique cytosquelettique, par exemple.

Il y a Vingt ans, il y avait des images de quelques cellules, plutôt troubles que résolu, et alors il a commencé à devenir de plus en plus une technique d'imagerie de haute résolution pour les cellules vivantes. Cependant, la représentation pure des passages de cellules hors de la caractérisation mécanique de vapeur après un certain temps est devenue le foyer et il y a toujours un foyer sur la mesure de l'élasticité des cellules sous tension, de la visco-élasticité et des changements du module élastique. La dynamique de Cellules est quelque chose que nous pourrions suivre avec l'AFM et il comprend la biomécanique ainsi que les biochimies. Et la biomécanique est aussi importante que des biochimies.

La zone des biochimies est 30 ou 40 années, avec la connaissance très détaillée au sujet des biochimies des cellules, mais la biomécanique est plutôt neuve. En 2007, les Feuilles et l'Alto Vogel de Michael ont publié une révision où elles ont prouvé que la mécanique a influencé des biochimies et vice versa. Un exemple : Quand vous appliquez la force à une protéine qu'elle pourrait ouvrir les côtés obligatoires cryptiques ou détruire les accepteurs, alors la voie de signalisation intracellulaire et le comportement de cellules va dans un sens différent. Aujourd'hui nous savons que la biomécanique influence des biochimies et la biochimie influence la biomécanique.

Comment la technologie de Bruker a-t-elle aidé ou AFM avancé dans la recherche biologique ?

il y a le mode de filetage, qui a été inventé par Bruker laissant il y a de nombreuses années obtenir des informations sur la lordose de − de cellules, des hauteurs de cellules, fournissant des données morphologiques.

Le dernier grand succès était PeakForce QNM où nous obtenons plusieurs ensembles de données de la morphologie sous tension de ` de cellules et des paramètres bioméchaniques, tels que l'élasticité, la dispersion, l'adhérence et la déformation dans un procédé d'échographie.  

Et ceci à une vitesse plutôt bonne, particulièrement sur le système de Résolution, qui nous a permis d'observer les modifications dynamiques d'une couche de cellules, de cellules et même de structures sous-cellulaires comme des rearangements cytosquelettiques avec une résolution temporelle de l'ordre d'une minute et ci-dessous. Ainsi peut-être vous ne pouvez pas avoir des évolutions important dans le tunnel topographique, mais vous avez vu beaucoup dans les voies de transmission de données pour l'adhérence, la dispersion ou l'élasticité. C'est une amélioration réelle.

Quelle est l'importance des contacts, comme la Conférence d'AFM Biomed, à vous et à la communauté de la recherche d'AFM ?

L'on a pourrait indiquer qu'aujourd'hui vous pourriez utiliser Skype, l'email ou un téléphone pour obtenir en contact avec les gens, mais ce n'est pas identique - il est complet différent. Quand nous nous sommes réunis pour la conférence, nous sommes restés ici ensemble pendant quelques jours.

Une pause-café bien organisée est la chose la plus importante à un contact parce que les gens viennent ensemble pour parler des choses qu'ils ne comparent pas avec quand ils sont sur la scène présentant un exposé. Ainsi le temps en dehors de la salle de conférences est très important, les gens discutant tant de choses et les contacts durables commencent ici.

On, beaucoup de coopération commencent à partir des contacts comme ceci. Aucune conférence de Skype ne substituera jamais une conférence où les gens viennent matériel ensemble pour parler, ainsi il est absolument nécessaire.

Quel sens est-ce que vous voyez, ou le voudriez que voie, AFM allant dans les cinq prochaines années ? (Ce Qui vous voyez comme prochaine grande chose pour l'AFM ?)

Un des besoins d'AFM de choses est vitesse. Plus de vitesse signifierait que vous pourriez suivre la dynamique des cellules à une meilleure résolution temporelle. Une Autre remarque est celle puisque l'AFM était inventé nous ont utilisé le vieux système optique de manette et Je pense qu'il est maintenant temps pour un système neuf qui s'éloigne d'un encorbellement, ou un pénétrateur, à un alignement AFM de multi-sonde.

Plusieurs idées sont discutées et les techniques micro et de nanofabrication ont atteint un haut niveau de développement. Ainsi pourquoi les premiers fournisseurs d'AFMs ne devraient-ils pas essayer d'améliorer des techniques d'AFM par une modification plus principale ?

Un Tel alignement de multi-sonde serait intéressant non seulement en termes de vitesse et définition, mais également en termes de mesurer des caractéristiques bioméchaniques. La voie que nous la faisons est aujourd'hui nous mettent en retrait la cellule en cette position, cette position, et ainsi de suite.

Mais nous savons qu'une cellule réagit sur chaque indentation qui entraîne les épis de calcium et le réarrangement cytosquelettique ; ce qui obtenons nous dans la dernière indentation est différent de ce qu'obtenons nous dans la première indentation. Par Conséquent, le système d'alignement de multi-sonde serait très utile pour chaque utilisateur d'AFM et particulièrement dans le champ de l'application Bio-AFM.

Une Autre chose qui a été mentionnée pendant les entretiens à AFM Biomed était caractérisation chimique. Nous sommes toujours dans une situation où nous sommes bandés les yeux quand nous touchons nos échantillons. Nous pouvons ressentir quelque chose, mais nous ne pouvons pas voir ce qu'est il. Il y a des tentatives utilisant l'IR et la spectroscopie de raman, par exemple ; ils sont à un stade où les choses mais lui d'essai de chercheurs est réellement difficile de traiter et avoir plusieurs limitations. Cependant, n'importe quoi de pareil aiderait en obtenant plus d'information près de l'information topographique et mécanique.

Par exemple, ce serait une grande amélioration réelle quand nous pourrions faire une échographie et découvrir que quelque chose est stiff affichant un teneur à haute valeur protéique et que la zone douce pourrait être liée aux lipides. Également enregistrant le potentiel de membrane simultanément avec la topographie, la mécanique et la caractérisation chimique seraient une amélioration très utile pour toute la recherche de cellules de durée de vie.

Où peuvent les lecteurs trouver plus d'informations ?

Au Sujet de Prof. Hermann Schillers

Le Prof. M. Hermann Schillers est amorce de Groupe à l'Institut de la Physiologie II, Université de Münster. Il retient un Doctorat en Chimie et une Habilitation de l'Université de Münster.

En 2003 il a retenu un brevet pour une méthode pour trouver les maladies qui sont associées avec des défauts de protéine de régulateur de conductibilité de transmembrane (CFTR) de mucoviscidose.