Facendo Uso del AFM per studiare le cellule tumorali

Un'intervista con Prof. Hermann Schillers, Universität Münster ha condotto da ora ad aprile Cashin-Garbutt, il MA (Cantab)

Potete fare prego una breve introduzione alla vostra ricerca?

Eseguo una funzione di memoria per le tecniche del AFM, le applicazioni mediche biologiche. La Mia ricerca è messa a fuoco sopra nell'interazione delle piastrine e delle cellule tumorali.

Cellule tumorali di sostegno delle Piastrine a quasi ogni punto di formazione delle metastasi, cominciando dalla fuga di sorveglianza immune, seguita dalla cellula tumorale che arresta alla parete dell'imbarcazione ed anche nello stravaso.

La Nostra idea è che se potessimo impedire l'interazione delle piastrine e delle cellule tumorali di circolazione, noi può trovare qualcosa bloccare la formazione di metastasi, che potrebbero combattere il cancro.

Come usate la rappresentazione del AFM ed ai i modi basati a forza per studiare la struttura ed i beni meccanici delle cellule tumorali?

Nell'interazione delle cellule del platelet−cancer, uso la spettroscopia unicellulare della forza per quantificare l'interazione delle piastrine e delle cellule tumorali e per quantificare l'effetto delle droghe che impediscono questa interazione.

Con questa tecnica, abbiamo ottenuto per la prima volta i numeri reali delle forze fra le piastrine e le cellule tumorali. Gli esperimenti di Microfluidic concedono quantificare il numero delle piastrine sulle cellule tumorali, ma non possiamo quantificare la concentrazione di quell'interazione. Con la spettroscopia unicellulare della forza abbiamo ottenuto i picoNewtons (pN) e i femtoJoules (fJ). E questo è necessario quando volete conoscere quale droga impedisce questa interazione a cui concentrazione.

Un Altro punto è che vogliamo vedere che cosa accade quando una piastrina lega ad una cellula tumorale. La comprensione reale della situazione è che le piastrine formano un genere 'di mantello del invisible intorno alla cellula tumorale di circolazione, ma non abbiamo osservato mai questo.

Quando scandiamo i cumuli della cellula tumorale della piastrina, vediamo che le piastrine sopra le cellule tumorali spariscono in 30 minuti. Facendo Uso del modo fastTapping della Risoluzione, potremmo osservare questo assorbimento delle piastrine nelle cellule tumorali. Siamo risultato che questo con le tecniche fluorescenti come ordinamento delle cellule e la microscopia confocale e noi chiaramente hanno veduto che c'era un assorbimento ma non una formazione del mantello.

Quanto corrente è conosciuto circa il modo in cui le cellule tumorali “dirottano„ i servizi delle piastrine?

La visualizzazione widespreaded è la formazione del mantello di piastrine intorno alle cellule tumorali di circolazione. Questo livello di piastrine protegge la cellula tumorale dal sistema immunitario e, al punto seguente, facilita l'arresto del cumulo della cella-piastrina del cancro alla parete endoteliale per iniziare lo stravaso.

Poiché non abbiamo osservato mai questa formazione del mantello ma sempre osserviamo l'assorbimento delle piastrine dalle cellule tumorali, pensiamo che sia più probabile che la cellula tumorale usa le proteine della piastrina, molecole piastrina-specifiche di aderenza, per aderire alla parete dell'imbarcazione ed anche a sorveglianza immune di fuga.

Inoltre, è conosciuto che le piastrine come pure le microparticelle piastrina-derivate, contengono il mRNA e questa cambia il proteome della cellula tumorale. Di Conseguenza, ha potuto essere entrambi i modi: l'uso delle proteine della piastrina direttamente dopo l'assorbimento della piastrina, seguito per mezzo della piastrina mRNA per produrre le proteine della piastrina per sfuggire alla sorveglianza immune e per aderire alla parete dell'imbarcazione.

In che modo può il AFM avanzare la nostra comprensione?

Cerchiamo il primo punto di interazione della cellula tumorale della piastrina, ma ci sono parecchi ulteriori punti. Che Cosa ora provo a fare è di usare PeakForce QNM per vedere un reticolo dei cambiamenti biomeccanici della cellula tumorale dopo interazione con le piastrine.

Finora abbiamo trovato un genere di orme biomeccaniche alla posizione dove la cellula tumorale inghiotte su una piastrina. C'è un cambiamento nell'elasticità e nella viscosità nella membrana di cellula tumorale che può darci alcuni suggerimenti circa il meccanismo da cui la cellula tumorale incorpora la piastrina. Sappiamo dagli esperimenti che questo è in un trattamento dynamin-dipendente ma vogliamo conoscere più circa questo.

Il punto seguente è che vogliamo conoscere che cambiamento la cellula tumorale subisce dopo l'assorbimento delle piastrine. Stiamo usando ancora la spettroscopia unicellulare della forza. Incubiamo le cellule tumorali con le piastrine e poi eseguiamo la spettroscopia unicellulare della forza su endotelio attivato.

Stiamo cercando l'arresto delle cellule tumorali di circolazione su endotelio e quantifichiamo la forza di aderenza. Abbiamo veduto che quando le cellule tumorali fatte contattano con le piastrine, sono diventato molto più appiccicose all'endotelio attivato, confrontato alle cellule tumorali non trattate. Quello è uno dei progetti che corrente siamo coinvolgere dentro.

Egualmente cerchiamo il sito di interazione di queste cellule tumorali piastrina-incubate su endotelio attivato. Non penso che la cellula tumorale piastrina-incubata potrebbe aderire dappertutto su endotelio attivato. Ci deve essere un sito specifico di predilezione.

Vogliamo capire a dove aderisce. È questa giunzione delle cellule o il corpo cellulare delle celle endoteliali o lo speciale endoteliale di bisogno delle cellule caratteristiche meccaniche forma un piacevole metastatico con cellule tumorali piastrina-incubate e poi procede a stravaso?

Che Cosa è il più grande impatto che il AFM abbia fatto ai campi di nanomedicine e biologici della ricerca?

Possiamo osservare le celle viventi e perfino le strutture sottocellulari. È ancora una tecnica dove siamo limitati alla superficie, ma quando applichiamo un po'la forza, possiamo vedere sotto la superficie ed osservare la dinamica citoscheletrica, per esempio.

Venti anni fa, c'erano immagini di una coppia di celle, piuttosto confuse che risolti e poi hanno cominciato trasformarsi in sempre più in una tecnica di rappresentazione di alta risoluzione per le celle viventi. Tuttavia, la rappresentazione pura delle celle esaurisce il vapore dopo un po'che la caratterizzazione meccanica si è trasformata nel fuoco e c'è ancora un fuoco sulla misura dell'elasticità delle cellule in tensione, della viscoelasticità e dei cambiamenti nel modulo elastico. La dinamica delle Cellule è qualcosa che potremmo seguire con il AFM e comprende la biomeccanica come pure la biochimica. E la biomeccanica è importante quanto la biochimica.

Il campo della biochimica ha 30 o 40 anni, con conoscenza molto dettagliata circa la biochimica delle celle, ma la biomeccanica è piuttosto nuova. Nel 2007, le Lamiere Sottili di Michael e la Viola Vogel hanno pubblicato un esame dove hanno indicato che i meccanici hanno influenzato la biochimica e vice versa. Un esempio: Quando applicate la forza ad una proteina che potrebbe aprire i lati obbligatori enigmatici o distruggere le sedi del legame, quindi la via di segnalazione intracellulare ed il comportamento delle cellule va in una direzione differente. Oggi sappiamo che la biomeccanica influenza la biochimica e la biochimica influenza la biomeccanica.

Come la tecnologia di Bruker ha aiutato o AFM avanzato nella ricerca biologica?

c'è il modo di spillatura, che è stato inventato da Bruker molti anni fa che concede ottenere le informazioni sulla curvatura del − delle cellule, altezze delle cellule, fornenti i dati morfologici.

L'ultimo grande successo era PeakForce QNM dove otteniamo parecchi insiemi di dati della morfologia in tensione del ` delle cellule e dei parametri biomeccanici, quali elasticità, la dissipazione, l'aderenza e la deformazione in un trattamento di scansione.  

E questo ad una velocità piuttosto buona, particolarmente sul sistema di Risoluzione, che ci ha permesso di osservare i cambiamenti dinamici di un livello di celle, di unicellulari e perfino di strutture sottocellulari come i rearangements citoscheletrici con una risoluzione di tempo nell'ordine di un minuto e sotto. Così forse non potete avere cambiamenti significativi nel canale topografico, ma avete veduto molto nei canali di dati per aderenza, la dissipazione o l'elasticità. Ciò è un miglioramento reale.

Che Cosa è l'importanza delle riunioni, come la Conferenza del AFM Biomed, voi ed alla comunità di ricerca del AFM?

Si potrebbe dire che oggi potreste utilizzare Skype, il email o un telefono per ottenere in contatto con la gente, ma quello non è lo stesso - è completamente differente. Quando ci siamo incontrati per la conferenza, siamo restato insieme qui per una coppia di giorni.

Una pausa caffè ben organizzato è la maggior parte della cosa importante ad una riunione perché la gente viene insieme a parlare delle cose che non forniscono quando in scena stanno presentando un esposto. Così il tempo fuori del corridoio di conferenza è molto importante, la gente che discute tante cose ed i contatti duraturi cominciano qui.

Molti, molte cooperazioni cominciano dalle riunioni come questa. Nessuna conferenza di Skype sostituirà mai una conferenza dove la gente viene fisicamente insieme a parlare, in modo da è necessario assolutamente.

La Che direzione vedete, o vorreste per vedere, AFM che va durante i cinque anni futuri? (Che Cosa vedete come la grande cosa seguente per il AFM?)

Uno dei bisogni del AFM di cose è la velocità. La Maggior velocità significherebbe che potreste seguire la dinamica delle celle ad una migliore risoluzione di tempo. Un Altro punto è quello poiché il AFM era inventato noi ha usato il vecchio sistema ottico della leva e penso che ora sia tempo per un nuovo sistema che si muove a partire da una trave a mensola, o un penetratore, ad una schiera AFM della multi-sonda.

Parecchie idee stanno essendo discusse e le tecniche di nanofabbricazione e micro- hanno raggiunto un ad alto livello dello sviluppo. Così perché non dovrebbero i fornitori principali di AFMs provare a migliorare le tecniche del AFM da un cambiamento più fondamentale?

Una Tal schiera della multi-sonda sarebbe interessante non solo in termini di velocità e risoluzione, ma anche in termini di misurazione delle caratteristiche biomeccaniche. Il modo che lo facciamo oggi è noi rientra la cella in questa posizione, quella posizione, ecc.

Ma sappiamo che una cella reagisce su ogni dentellatura che causa le punte del calcio e la riorganizzazione citoscheletrica; che cosa otteniamo nell'ultima dentellatura è differente da cui otteniamo nella prima dentellatura. Di Conseguenza, il sistema di schiera della multi-sonda sarebbe molto utile per ogni utente del AFM e particolarmente nel campo dell'applicazione Bio--AFM.

Un'Altra cosa che è stata citata durante i colloqui al AFM Biomed era caratterizzazione chimica. Siamo ancora in una situazione dove capanno mimetico-profilatura quando tocchiamo i nostri campioni. Possiamo ritenere qualcosa, ma non possiamo vedere che cosa è. Ci sono tentativi facendo uso del IR e della spettroscopia di Raman, per esempio; sono in una fase in cui le cose ma di prova dei ricercatori è realmente difficili da trattare ed avere parecchie limitazioni. Tuttavia, qualcosa di simile aiuterebbe nel ottenere più informazioni accanto ad informazioni topografiche e meccaniche.

Per esempio, sarebbe un grande miglioramento reale quando potremmo fare una scansione e scoprire che qualcosa è stiff che mostra un contenuto ad alta percentuale proteica e che l'area morbida potrebbe essere collegata con i lipidi. Inoltre registrando il potenziale di membrana simultaneamente con la topografia, i meccanici e la caratterizzazione chimica sarebbero un miglioramento molto utile per tutta la ricerca delle cellule di vita.

Dove possono i lettori trovare più informazioni?

Circa Prof. Hermann Schillers

Prof. il Dott. Hermann Schillers è guida del Gruppo all'Istituto della Fisiologia II, Università di Münster. Tiene il Dottorato nella Chimica ed in un'Abilitazione dall'Università di Münster.

Nel 2003 ha tenuto un brevetto per un metodo per diagnosticare le malattie che sono associate con i difetti della proteina del regolatore di conduttanza del transmembrane di fibrosi (CFTR) cistica.