Usando o AFM para estudar células cancerosas

Uma entrevista com Prof. Hermann Schillers, Universität Münster conduziu daqui até abril Cashin-Garbutt, MILIAMPÈRE (Cantab)

Pode você por favor dar uma breve introdução a sua pesquisa?

Eu executo uma facilidade do núcleo para técnicas do AFM, aplicações médicas biológicas. Minha pesquisa é focalizada sobre na interacção das plaqueta e das células cancerosas.

Células cancerosas do apoio das Plaqueta em quase cada etapa de formar metástases, começando com o escape da fiscalização imune, seguido pela célula cancerosa que prende à parede da embarcação e igualmente no extravasação.

Nossa ideia é que se nós poderíamos impedir a interacção das plaqueta e de células cancerosas de circulação, nós pode encontrar algo obstruir a formação de metástases, que puderam lutar o cancro.

Como você usa a imagem lactente do AFM e modos força-espectroscopia-baseados para estudar a estrutura e as propriedades mecânicas das células cancerosas?

Na interacção da pilha do platelet−cancer, Eu uso a única espectroscopia da força da pilha para determinar a interacção das plaqueta e das células cancerosas e para determinar o efeito das drogas que impedem esta interacção.

Com esta técnica, nós obtivemos números reais das forças entre plaqueta e células cancerosas pela primeira vez. As experiências de Microfluidic reservam determinar o número de plaqueta em células cancerosas, mas nós não podemos determinar a força dessa interacção. Com única espectroscopia da força da pilha nós obtivemos picoNewtons (pN) e femtoJoules (fJ). E isto é necessário quando você quer saber que droga impede esta interacção em que concentração.

Um Outro ponto é que nós queremos ver o que acontece quando uma plaqueta liga a uma célula cancerosa. A compreensão real da situação é esse formulário das plaqueta um o tipo 'do casaco do invisible em torno da célula cancerosa de circulação, mas nós nunca observamos este.

Quando nós fazemos a varredura de agregados da célula cancerosa da plaqueta, nós vemos que as plaqueta sobre células cancerosas desaparecem dentro de 30 minutos. Usando o modo fastTapping da Resolução, nós poderíamos observar esta tomada das plaqueta em células cancerosas. Nós provamos que isto com técnicas fluorescentes tais como a classificação da pilha e a microscopia confocal e nós consideramos claramente que havia uma tomada mas não uma formação do casaco.

Quanto é sabido actualmente sobre a maneira em que as células cancerosas “sequestram” os serviços das plaqueta?

A vista widespreaded é a formação do casaco de plaqueta em torno das células cancerosas de circulação. Esta camada de plaqueta protege a célula cancerosa contra o sistema imunitário e, no passo seguinte, facilita a apreensão do agregado da pilha-plaqueta do cancro à parede endothelial para começar o extravasação.

Desde Que nós nunca observamos esta formação do casaco mas observamos sempre a tomada das plaqueta por células cancerosas, nós pensamos que é mais provável que a célula cancerosa usa proteínas da plaqueta, moléculas plaqueta-específicas da adesão, para aderir à parede da embarcação e igualmente à fiscalização imune do escape.

Além, sabe-se que as plaqueta, assim como as micropartícula plaqueta-derivadas, contêm o mRNA e esta muda o proteome da célula cancerosa. Conseqüentemente, podia ser ambas as maneiras: o uso de proteínas da plaqueta directamente após a tomada da plaqueta, seguido por meio da plaqueta mRNA para produzir proteínas da plaqueta para escapar a fiscalização imune e para aderir à parede da embarcação.

Em que maneira pode o AFM promover nossa compreensão?

Nós procuramos a primeira etapa da interacção da célula cancerosa da plaqueta, mas há diversas etapas mais adicionais. O Que Eu tento agora fazer é usar PeakForce QNM para ver um teste padrão de mudanças biomecânicas da célula cancerosa após a interacção com plaqueta.

Até agora nós encontramos um tipo de pegadas biomecânicas na posição onde a célula cancerosa devora acima de uma plaqueta. Há uma mudança na elasticidade e na viscosidade na membrana de célula cancerosa que pode nos dar algumas sugestões sobre o mecanismo por que a célula cancerosa incorpora a plaqueta. Nós sabemos das experiências que este está em um processo dynamin-dependente mas queremo-lo conhecer mais sobre isto.

O passo seguinte é que nós queremos saber que mudança a célula cancerosa se submete após a tomada das plaqueta. Nós estamos usando outra vez a única espectroscopia da força da pilha. Nós incubamos células cancerosas com plaqueta e executamos então a única espectroscopia da força da pilha no endothelium ativado.

Nós estamos procurando a apreensão de células cancerosas de circulação no endothelium e determinamos a força da adesão. Nós vimos que quando as células cancerosas feitas contactam com plaqueta, se tornaram muito mais pegajosas ao endothelium ativado, comparado às células cancerosas não tratadas. Aquele é um dos projectos que nós somos envolvidos actualmente dentro.

Nós igualmente procuramos o local da interacção destas células cancerosas plaqueta-incubadas no endothelium ativado. Eu não penso que a célula cancerosa plaqueta-incubada poderia aderir em toda parte no endothelium ativado. Deve haver um local específico da predilecção.

Nós queremos figurar para fora a onde adere. É esta junção da pilha ou o corpo de pilha de pilhas endothelial ou faz a necessidade endothelial da pilha características mecânicas especiais de formar um agradável metastático com células cancerosas plaqueta-incubadas e continuam então ao extravasação?

Que é o impacto o mais grande que o AFM fez aos campos biológicos e do nanomedicine da pesquisa?

Nós podemos examinar pilhas vivas e mesmo estruturas subcelulares. É ainda uma técnica onde nós sejamos limitados à superfície, mas quando nós aplicamos um pouco a força, nós podemos ver abaixo da superfície e observar a dinâmica cytoskeletal, por exemplo.

Vinte anos há, havia umas imagens de um par pilhas, um pouco obscuras do que resolvido, e então começou transformar-se cada vez mais uma técnica de imagem lactente de alta resolução para pilhas vivas. Contudo, a imagem lactente pura de corridas das pilhas fora da caracterização mecânica do vapor depois de algum tempo transformou-se o foco e há ainda um foco na medida da elasticidade da pilha viva, do viscoelasticity e das mudanças no módulo elástico. A dinâmica da Pilha é algo que nós poderíamos seguir com o AFM e inclui a biomecânica assim como a bioquímica. E a biomecânica é tão importante quanto a bioquímica.

O campo da bioquímica tem 30 ou 40 anos velho, com conhecimento muito detalhado sobre a bioquímica das pilhas, mas a biomecânica é um pouco nova. Em 2007, as Folhas de Michael e a Viola Vogel publicaram uma revisão onde mostrassem que os mecânicos influenciaram a bioquímica e vice-versa. Um exemplo: Quando você aplica a força a uma proteína que pôde abrir lados obrigatórios enigmáticos ou para destruir locais obrigatórios, a seguir o caminho de sinalização intracelular e o comportamento das pilhas vão em um sentido diferente. Hoje nós sabemos que a biomecânica influencia a bioquímica e a bioquímica influencia a biomecânica.

Como a tecnologia de Bruker ajudou ou AFM avançado na pesquisa biológica?

há o modo de batida, que foi inventado por Bruker que reserva há muitos anos obter a informação sobre a curvatura do − da pilha, as alturas da pilha, fornecendo dados morfológicos.

O grande sucesso o mais atrasado era PeakForce QNM onde nós obtemos diversas séries de dados da morfologia viva do ` das pilhas e de parâmetros biomecânicos, tais como a elasticidade, a dissipação, a adesão e a deformação em um processo da varredura.  

E isto em uma velocidade um pouco boa, especialmente no sistema da Resolução, que nos permitiu de observar mudanças dinâmicas de uma camada de pilhas, de únicas pilhas e mesmo de estruturas subcelulares como rearangements cytoskeletal com uma definição de tempo na escala de uma acta e abaixo. Assim talvez você não pode ter mudanças significativas no canal topográfico, mas você viu muito nos canais de dados para a adesão, a dissipação ou a elasticidade. Esta é uma melhoria real.

Que é a importância das reuniões, como a Conferência do AFM Biomed, a você e à comunidade de pesquisa do AFM?

Se pôde dizer que hoje você poderia usar Skype, o email ou um telefone para obter em contacto com os povos, mas aquele não é o mesmo - é completamente diferente. Quando nós nos encontramos para a conferência, nós ficamos aqui junto por um par dias.

Uma ruptura de café bem organizado é a coisa a mais importante em uma reunião porque os povos vêm junto falar sobre coisas que não vêm acima com quando estão na fase que dá uma conversa. Assim o tempo fora do salão de leitura é muito importante, os povos que discutem tão muitas coisas e os contactos longlasting começam aqui.

Muitos, muitas cooperações partem das reuniões como esta. Nenhuma conferência de Skype substituirá nunca uma conferência aonde os povos venham fisicamente junto falar, assim que é absolutamente necessário.

Que sentido você vê, ou gostaria de ver, AFM que vai nos próximos cinco anos? (O Que você vê como a coisa grande seguinte para o AFM?)

Uma das necessidades do AFM das coisas está a uma velocidade. Mais velocidade significaria que você poderia seguir a dinâmica das pilhas em uma definição de tempo melhor. Um Outro ponto é aquele desde que o AFM era inventado nós usou o sistema óptico velho da alavanca e Eu penso que é agora hora para um sistema novo que se mova longe de um modilhão, ou um indenter, a uma disposição AFM da multi-ponta de prova.

Diversas ideias estão sendo discutidas e técnicas as micro e da nanofabricação alcançaram um nível elevado de revelação. Assim porque não devem os fornecedores principais de AFMs tentar melhorar técnicas do AFM por uma mudança mais fundamental?

Tal disposição da multi-ponta de prova seria interessante não somente em termos da velocidade e da definição, mas igualmente em termos de medir características biomecânicas. A maneira que nós a fazemos é hoje nós recorta a pilha nesta posição, essa posição, e assim por diante.

Mas nós sabemos que uma pilha reage em cada recorte que causa pontos do cálcio e o rearranjo cytoskeletal; o que nós obtemos no último recorte é diferente do que nós obtemos no primeiro recorte. Conseqüentemente, o sistema da disposição da multi-ponta de prova seria muito útil para cada usuário do AFM e especialmente no campo da aplicação Bio-AFM.

Uma Outra coisa que fosse mencionada durante as negociações em AFM Biomed era caracterização química. Nós somos ainda em uma situação onde nós cego-sejamos dobrados quando nós tocamos em nossas amostras. Nós podemos sentir algo, mas nós não podemos ver o que é. Há umas tentativas usando o IR e a espectroscopia de raman, por exemplo; são em uma fase onde as coisas mas da tentativa dos pesquisadores sejam realmente difíceis segurar e ter diversas limitações. Contudo, qualquer outra coisa semelhante ajudaria em obter mais informação ao lado da informação topográfica e mecânica.

Por exemplo, seria uma grande melhoria real quando nós poderíamos fazer uma varredura e encontrar que algo é stiff que mostra uma elevação - índice de proteína e que a área macia poderia ser relacionada aos lipidos. Igualmente gravando o potencial da membrana simultaneamente com topografia, os mecânicos e a caracterização química seriam uma melhoria muito útil para toda a pesquisa da pilha da vida.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o Prof. Hermann Schillers

O Prof. Dr. Hermann Schillers é líder do Grupo no Instituto da Fisiologia II, Universidade de Münster. Guardara um Doutoramento na Química e uma Habilitação da Universidade de Münster.

Em 2003 guardarou uma patente para um método para detectar as doenças que são associadas com os defeitos da proteína do regulador da condutibilidade da transmembrana da fibrose (CFTR) cística.