Используя AFM для того чтобы изучить раковые клетки

Интервью с Prof. Hermann Schillers, Universität Münster дирижированным к Cashin-Garbutt -го Эйприл, MA (Cantab)

Можете вы пожалуйста дать кратко введение к вашему исследованию?

Я работаю средство сердечника для методов AFM, биологических медицинских применений. Мое исследование сфокусировано дальше в взаимодействии бляшек и раковых клеток.

Раковые клетки поддержки Бляшек в почти каждом шаге формировать метастазы, старт с избежанием иммунного наблюдения, следовать раковой клеткой арестовывая к стене сосуда и также в extravasation.

Наша идея что если мы смогли предотвратить взаимодействие бляшек и обеспечивая циркуляцию раковых клеток, то, мы может найти что-то преградить образование метастазов, которые могли воевать рак.

Как вы используете воображение AFM и усили-спектроскопи-основанные режимы для того чтобы изучить структуру и механически свойства раковых клеток?

В взаимодействии клетки platelet−cancer, Я использую одноячеистую спектроскопию усилия для того чтобы квантифицировать взаимодействие бляшек и раковых клеток и квантифицировать влияние снадобиь которые предотвращают это взаимодействие.

С этим методом, мы получили действительные числа усилий между бляшками и раковыми клетками для the first time. Эксперименты по Microfluidic позволяют квантифицировать число бляшек на раковых клетках, но мы не можем квантифицировать прочность того взаимодействия. С одноячеистой спектроскопией усилия мы получили picoNewtons (pN) и femtoJoules (fJ). И это необходимо когда вы хотите знать которое снадобье предотвращает это взаимодействие на котором концентрация.

Другой пункт что мы хотим увидеть что случается когда бляшка связывает к раковой клетке. Фактическое вникание ситуации та форма бляшек вид 'плаща invisible вокруг обеспечивая циркуляцию раковой клетки, но мы никогда не наблюдали этим.

Когда мы просматриваем компоситы раковой клетки бляшки, мы видим что бляшки na górze раковых клеток исчезают не познее 30 минут. Используя режим Решения fastTapping, мы смогли наблюдать этим пониманием бляшек в раковые клетки. Мы доказали что этому с дневными методами как сортировать клетки и confocal микроскопия и мы ясно увидели что были понимание но не образование плаща.

Насколько в настоящее время знано о путе в котором раковые клетки «угон» обслуживания бляшек?

Widespreaded взгляд образование плаща бляшек вокруг обеспечивая циркуляцию раковых клеток. Этот слой бляшек защищает раковую клетку против иммунной системы и, в следующем шаге, облегчает арестование компосита клетк-бляшки рака к эндотелиальной стене для того чтобы начать extravasation.

В Виду Того Что мы никогда не наблюдали этим образованием плаща а всегда наблюдаем пониманием бляшек раковыми клетками, мы думаем что более правоподобно что раковая клетка использует протеины бляшки, бляшк-специфические молекулы прилипания, для того чтобы придерживаться к стене сосуда и также к наблюдению избежания иммунному.

В добавлении, знано что бляшки, так же, как бляшк-выведенные микрочастицы, содержат mRNA и это изменяет proteome раковой клетки. Поэтому, смогло быть оба путя: польза протеинов бляшки сразу после понимания бляшки, следовать при помощи бляшки mRNA для того чтобы произвести протеины бляшки для того чтобы избеубежать иммунное наблюдение и придержаться к стене сосуда.

В каком путе может AFM продвинуть наше вникание?

Мы ищем первый шаг взаимодействия раковой клетки бляшки, но несколько более добавочных шагов. Чего Я теперь пробую сделать использовать PeakForce QNM для того чтобы увидеть картину biomechanical изменений раковой клетки после взаимодействия с бляшками.

До тех пор мы нашли вид biomechanical следов ноги на положении где раковая клетка бормочет вверх по бляшке. Изменение в упругости и выкостности в мембране раковой клетки которая может дать нам некоторые намеки о механизме которым раковая клетка включает бляшку. Мы знаем от экспериментов что это в dynamin-зависимом процессе но хотим знать больше о этом.

Следующий шаг что мы хотим знать какое изменение раковая клетка проходит после понимания бляшек. Мы снова используем одноячеистую спектроскопию усилия. Мы инкубируем раковые клетки с бляшками и после этого выполняем одноячеистую спектроскопию усилия на активированном эндотелии.

Мы ищем арестование обеспечивая циркуляцию раковых клеток на эндотелии и квантифицируем усилие прилипания. Мы увидели что когда коснутые раковые клетки с бляшками, они стали гораздо липкее к активированному эндотелию, сравненному к необработанный раковым клеткам. То один из проектов мы в настоящее время включаемся внутри.

Мы также ищем место взаимодействия этих бляшк-инкубированных раковых клеток на активированном эндотелии. Я не думаю что бляшк-инкубированная раковая клетка смогла придерживаться везде на активированном эндотелии. Должно быть специфическое место склонности.

Мы хотим к давати в численном выражении где она придерживается к. Это соединение клетки или тело клетки эндотелиальных клеток или делает эндотелиальная потребность клетки специальные механически характеристики сформировать metastatic славное с бляшк-инкубированные раковые клетки и после этого продолжать к extravasation?

Что самый большой удар который AFM делал к полям биологических и nanomedicine исследования?

Мы могл посмотреть живущие клетки и даже на субцеллюлярные структуры. Все еще метод где мы ограничены к поверхности, но когда мы придаем немного усилие, мы можем увидеть под поверхностью и наблюдать цитоскелетную динамику, например.

20 лет тому назад, были изображения несколько клеток, довольно расплывчатые чем разрешено, и после этого оно начало стать больше и больше высоким методом воображения разрешения для живущих клеток. Однако, чисто воображение бегов клеток из характеризации пара через некоторое время механически стало фокусом и все еще фокус на измерении упругости клетки в реальном маштабе времени, вискоэластичности и изменений в модуле пластичности. Динамика Клетки что-то мы смогли следовать с AFM и он включает биомеханику так же, как биохимию. И биомеханика как важна как биохимия.

Поле биохимии 30 или 40 лет старых, с очень детальным знанием о биохимии клеток, но биомеханика довольно нова. В 2007, Листы Майкл и Виола Vogel опубликовали просмотрение где они показали что механики влияли на биохимию и наоборот. Пример: Когда вы придадите усилие к протеину оно могло раскрыть вверх по криптическим binding сторонам или разрушить связующие сайты, тогда внутриклеточное сигнализируя тропа и поведение клеток идут в различное направление. Сегодня мы знаем что биомеханика влияет на биохимию и биохимия влияет на биомеханику.

Как технология Bruker помогала или предварительный AFM в биологическом исследовании?

выстукивая режим, который был изобретен Bruker много лет тому назад позволяя получить информацию о погнутости − клетки, высоты клетки, обеспечивая морфологические данные.

Самый последний большой успех было PeakForce QNM куда мы получаем несколько наборов данных словотолкования в реальном маштабе времени ` клеток и biomechanical параметров, как упругость, диссипация, прилипание и деформация в одном процессе развертки.  

И это на довольно хорошей скорости, специально на системе Решения, которая позволила мы наблюдать динамическими изменениями слоя клеток, одиночных клеток и даже субцеллюлярных структур как цитоскелетные rearangements с разрешающей способностью по времени в границах минуты и ниже. Так возможно вы не можете иметь значительные изменения в топографическом канале, но вы увидели много в каналах данных для прилипания, диссипации или упругости. Это реальное улучшение.

Что важность встреч, как Конференция AFM BioMed, к вам и научному обществу AFM?

Одно могло сказать что сегодня вы смогли использовать Skype, электронную почту или телефон для того чтобы получить в контакте с людьми, но то нет этого же - это совершенно другой. Когда мы встречали для конференции, мы остались здесь совместно на несколько дни.

Хорошо организованный перерыв на чашку кофе большинств важная вещь на встрече потому что люди приходят совместно поговорить о вещах они не приходят вверх с когда они на этапе давая беседу. Так время вне лекционного зала очень важно, люди обсуждая настолько много вещей и longlasting контакты начинают здесь.

Много, много сотрудничеств начинают от встреч как это. Никакое конференция Skype всегда не будет заменять конференцию куда люди физически приходят совместно поговорить, поэтому совершенно необходимо.

Какое направление вы видите, или хотел были бы для того чтобы увидеть, AFM идя в следующие 5 леты? (Что вы видите как следующая большая вещь для AFM?)

Одна из потребностей AFM вещей скорость. Больше скорости значила бы что вы смогли следовать динамикой клеток на разрешении лучшего времени. Другой пункт то в виду того что AFM был изобретено нами использовал старую оптически систему рукоятки и Я думаю что теперь время для новой системы которая двигает далеко от одного cantilever, или одного индентера, к блоку AFM multi-зонда.

Несколько идей обсужены и методы микро- и nanofabrication достигали высокий уровень развития. Так почему не должны ведущие провайдеры AFMs попробовать улучшить методы AFM больше коренного изменения?

Такой блок multi-зонда был бы интересен не только оперируя понятиями скорости и разрешения, но также оперируя понятиями измерять biomechanical характеристики. Путь мы делаем его сегодня мы выделяет клетку в этом положении, том положении, и так далее.

Но мы знаем что клетка реагирует на каждом вмятии которое причиняет спайки кальция и цитоскелетное перераспределение; что мы получаем в последнем вмятии отличал что мы получаем в первом вмятии. Поэтому, система блока multi-зонда была бы очень полезна для каждого пользователя AFM и специально в поле применения Био-AFM.

Другая вещь которая была упомянута во время бесед на AFM BioMed была химической характеризацией. Мы все еще в ситуации где мы ослеплены когда мы касатьемся нашим образцам. Мы можем чувствовать что-то, но мы не можем увидеть чего оно. Попытки используя ИК и спектроскопию raman, например; они на этапе где вещи но попытки исследователей фактически трудно для того чтобы отрегулировать и иметь несколько ограничений. Однако, что-нибудь подобное помогло бы в получать больше информации около топографической и механически информации.

На пример, было бы реальным большим улучшением когда мы смогли сделать развертку и узнать что что-то stiff показывая максимум - содержание протеина и что мягкая область смогла быть отнесена к липидам. Также записывающ потенциал мембраны одновременно с топографией, механики и химическая характеризация были бы очень полезным улучшением для всего исследования клетки жизни.

Где могут читатели найти больше информации?

О Prof. Hermann Schillers

Prof. Др. Hermann Schillers руководитель Группы на Институте Физиологии II, Университет Münster. Он держит Докторскую степень в Химии и Habilitation от Университета Münster.

В 2003 он держал патент для метода для обнаруживать заболевания которые связаны с дефектами протеина регулятора електропроводимостьи transmembrane кистозного (CFTR) фиброза.