Usando el AFM para estudiar a las células cancerosas

Una entrevista con Profesor Hermann Schillers, Universität Münster conducto en abril Cashin-Garbutt, MA (Cantab)

¿Puede usted dar por favor una introducción abreviada a su investigación?

Ejecuto un recurso de la base para las técnicas del AFM, aplicaciones médicas biológicas. Mi investigación se enfoca conectado en la acción recíproca de plaquetas y de células cancerosas.

Células cancerosas del soporte de las Plaquetas en casi cada paso de progresión de formar metástasis, empezando por el escape de la vigilancia inmune, seguido por la célula cancerosa que arresta a la pared del vaso y también en la extravasación.

Nuestra idea es que si podríamos prevenir la acción recíproca de plaquetas y de células cancerosas de circulación, nosotros puede encontrar algo cegar la formación de metástasis, que pudieron luchar el cáncer.

¿Cómo usted utiliza proyección de imagen del AFM y modos fuerza-espectroscopia-basados para estudiar la estructura y las propiedades mecánicas de células cancerosas?

En la acción recíproca de la célula del platelet−cancer, utilizo la espectroscopia unicelular de la fuerza para cuantificar la acción recíproca de plaquetas y de células cancerosas y para cuantificar el efecto de las drogas que previenen esta acción recíproca.

Con esta técnica, conseguimos los números reales de las fuerzas entre las plaquetas y las células cancerosas por primera vez. Los experimentos de Microfluidic permiten cuantificar el número de plaquetas en las células cancerosas, pero no podemos cuantificar la fuerza de esa acción recíproca. Con la espectroscopia unicelular de la fuerza conseguimos picoNewtons (pN) y femtoJoules (fJ). Y esto es necesario cuando usted quiere saber qué droga previene esta acción recíproca en la cual concentración.

Otra punta es que queremos ver qué suceso cuando una plaqueta ata a una célula cancerosa. La comprensión real de la situación es ese formulario de las plaquetas a la clase de 'capa del invisible alrededor de la célula cancerosa de circulación, pero nunca observamos esto.

Cuando exploramos los agregados de la célula cancerosa de la plaqueta, vemos que las plaquetas encima de las células cancerosas desaparecen en el plazo de 30 minutos. Usando el modo fastTapping de la Resolución, podríamos observar esta absorción de plaquetas en las células cancerosas. Probamos que esto con técnicas fluorescentes tales como clasificación de la célula y la microscopia confocal y nosotros sin obstrucción consideramos que había una absorción pero no una formación de la capa.

¿Cuánto se sabe actualmente sobre la manera de la cual las células cancerosas “secuestran” los servicios de plaquetas?

La visión widespreaded es la formación de la capa de plaquetas alrededor de las células cancerosas de circulación. Esta capa de plaquetas protege a la célula cancerosa contra el sistema inmune y, en el paso de progresión siguiente, facilita la detención del agregado de la célula-plaqueta del cáncer a la pared endotelial para comenzar la extravasación.

Puesto Que nunca observamos esta formación de la capa pero observamos siempre la absorción de plaquetas de las células cancerosas, pensamos que es más probable que la célula cancerosa utilice las proteínas de la plaqueta, moléculas plaqueta-específicas de la adherencia, para adherirse a la pared del vaso y también a la vigilancia inmune del escape.

Además, se sabe que las plaquetas, así como las micropartículas plaqueta-derivadas, contienen el mRNA y ésta cambia el proteome de la célula cancerosa. Por Lo Tanto, podía ser ambas maneras: el uso de las proteínas de la plaqueta directamente después de la absorción de la plaqueta, seguido por medio de la plaqueta mRNA para producir las proteínas de la plaqueta para escape vigilancia inmune y para adherirse a la pared del vaso.

¿De qué manera puede el AFM fomentar nuestra comprensión?

Buscamos el primer paso de progresión de la acción recíproca de la célula cancerosa de la plaqueta, pero hay varios otros pasos de progresión. Qué ahora intento hacer es utilizar PeakForce QNM para ver un modelo de los cambios biomecánicos de la célula cancerosa después de la acción recíproca con las plaquetas.

Encontramos Hasta ahora una clase de huellas biomecánicas en la posición donde la célula cancerosa engulle encima de una plaqueta. Hay un cambio en elasticidad y viscosidad en la membrana celular de célula cancerosa que puede darnos algunas indirectas sobre el mecanismo por el cual la célula cancerosa incorpora la plaqueta. Sabemos de experimentos que esto está en un proceso dynamin-relacionado pero queremos conocer más sobre esto.

El paso de progresión siguiente es que queremos saber qué cambio experimenta la célula cancerosa después de la absorción de plaquetas. Estamos utilizando otra vez la espectroscopia unicelular de la fuerza. Incubamos a las células cancerosas con las plaquetas y después realizamos la espectroscopia unicelular de la fuerza en el endotelio activado.

Estamos buscando la detención de células cancerosas de circulación en el endotelio y cuantificamos la fuerza de la adherencia. Vimos que cuando las células cancerosas hechas hacen contacto con con las plaquetas, hicieron mucho más pegajosas al endotelio activado, comparado a las células cancerosas no tratadas. Ése es uno de los proyectos que estamos implicados actualmente hacia adentro.

También buscamos el sitio de la acción recíproca de estas células cancerosas plaqueta-incubadas en el endotelio activado. No pienso que la célula cancerosa plaqueta-incubada podría adherirse por todas partes en el endotelio activado. Debe haber un sitio específico de la predilección.

Queremos imaginar a donde se adhiere. ¿Es esta unión de la célula o el cuerpo de célula de células endoteliales o hace la necesidad endotelial de la célula características mecánicas especiales de formar un agradable metastático con las células cancerosas plaqueta-incubadas y después procedieron a la extravasación?

¿Cuál es el impacto más grande que el AFM ha hecho a los campos biológicos y del nanomedicine de la investigación?

Podemos mirar las células vivas e incluso las estructuras subcelulares. Sigue siendo una técnica donde nos limitan a la superficie, pero cuando aplicamos un poco la fuerza, podemos ver debajo de la superficie y observar dinámica citoesquelética, por ejemplo.

Hace Veinte años, había imágenes de un par de células, bastante borrosas que resuelto, y entonces comenzó a convertirse en cada vez más una técnica de proyección de imagen de alta resolución para las células vivas. Sin Embargo, la proyección de imagen pura de las corridas de las células fuera de la caracterización mecánica del vapor un poco después se convirtió en el enfoque y todavía hay un enfoque en la medición de la elasticidad de la célula viva, de la viscoelasticidad y de los cambios en el módulo de elástico. La dinámica de la Célula es algo que podríamos seguir con el AFM e incluye la biomecánica así como la bioquímica. Y la biomecánica es tan importante como la bioquímica.

El campo de la bioquímica es 30 o 40 años, con conocimiento muy detallado sobre la bioquímica de células, pero la biomecánica es bastante nueva. En 2007, las Hojas y la Viola Vogel de Michael publicaron una revista donde mostraron que los mecánicos influenciaron la bioquímica y vice versa. Un ejemplo: Cuando usted aplica la fuerza a una proteína que puede ser que abra caras obligatorias secretas o destruir puntos de enlace, después el camino de transmisión de señales intracelular y el comportamiento de las células entra en una diversa dirección. Sabemos Hoy que la biomecánica influencia la bioquímica y la bioquímica influencia la biomecánica.

¿Cómo la tecnología de Bruker ha ayudado o AFM avanzado en la investigación biológica?

hay el modo que golpea ligeramente, que fue inventado por Bruker que permitía hace muchos anos conseguir la información sobre la curvatura del − de la célula, las alturas de la célula, proporcionando a datos morfológicos.

El último gran éxito era PeakForce QNM donde conseguimos varios conjuntos de datos de la morfología viva del ` de las células y de los parámetros biomecánicos, tales como elasticidad, disipación, adherencia y deformación en un proceso de la exploración.  

Y esto a una velocidad bastante buena, especialmente en el sistema de la Resolución, que nos permitió observar cambios dinámicos de una capa de células, de células e incluso de estructuras subcelulares como rearangements citoesqueléticos con una resolución de tiempo en el rango de un minuto y abajo. Tan quizás usted no puede tener cambios importantes en el canal topográfico, sino que usted vio mucho en los canales de datos para la adherencia, la disipación o la elasticidad. Esto es una mejoría real.

¿Cuál es la importancia de reuniones, como la Conferencia del AFM Biomed, a usted y a la comunidad de investigación del AFM?

Uno pudo decir que usted podría utilizar hoy Skype, el email o un teléfono para conseguir en contacto con la gente, pero ése no es lo mismo - es totalmente diferente. Cuando nos encontramos para la conferencia, tirante aquí juntos por un par de días.

Un descanso para tomar café bien organizado es la cosa más importante en una reunión porque la gente viene junta hablar de cosas que ella no sube con cuando ella está en el escenario que da una charla. El tiempo fuera de la sala de conferencias es Tan muy importante, gente que discute tan muchas cosas y los contactos duraderos comienzan aquí.

Muchos, muchas cooperaciones empiezan con reuniones como esto. Ninguna conferencia de Skype substituirá nunca una conferencia adonde la gente viene físicamente junta hablar, así que es absolutamente necesario.

¿Qué dirección usted ve, o quisiera que viera, AFM que entra en los cinco años próximos? (Qué usted ve como la cosa grande siguiente para el AFM?)

Una de las necesidades del AFM de las cosas es velocidad. Más velocidad significaría que usted podría seguir la dinámica de células en una mejor resolución de tiempo. Otra punta es ésa puesto que el AFM era inventado nosotros ha utilizado el viejo sistema óptico de la palanca y pienso que ahora es hora para un nuevo sistema que se mueva lejos de un voladizo, o un penetrador, a un arsenal AFM de la multi-antena.

Varias ideas están siendo discutidas y las técnicas micras y de la nanofabricación han alcanzado un de alto nivel del revelado. ¿Tan porqué no deben los proveedores de cabeza de AFMs intentar mejorar técnicas del AFM por un cambio más fundamental?

Tal arsenal de la multi-antena sería interesante no sólo en términos de velocidad y resolución, pero también en términos de medición de características biomecánicas. La manera que la hacemos es hoy nosotros mella la célula en esta posición, esa posición, y así sucesivamente.

Pero sabemos que una célula reacciona en cada sangrado de márgenes que cause picos del calcio y el cambio citoesquelético; qué conseguimos en el sangrado de márgenes pasado es diferente de lo que conseguimos en el primer sangrado de márgenes. Por Lo Tanto, el sistema del arsenal de la multi-antena sería muy útil para cada utilizador del AFM y especialmente en el campo de la aplicación Bio-AFM.

Otra cosa que fue mencionada durante las negociaciones en AFM Biomed era caracterización química. Seguimos siendo en una situación donde ciego-plegable cuando tocamos nuestras muestras. Podemos aserrar al hilo algo, pero no podemos ver cuáles es. Hay tentativas usando el IR y la espectroscopia de raman, por ejemplo; son en un escenario donde está real difíciles las cosas pero el intento de los investigadores manejar y tener varias limitaciones. Sin Embargo, algo similar ayudaría en conseguir más información al lado de la información topográfica y mecánica.

Por ejemplo, sería una mejoría grande real cuando podríamos hacer una exploración y descubrir que algo es stiff que muestra un contenido de alto valor proteico y que el área suave se podría relacionar con los lípidos. También registrando el potencial de la membrana simultáneamente con topografía, los mecánicos y la caracterización química serían una mejoría muy útil para toda la investigación de la célula de la vida.

¿Dónde pueden los programas de lectura encontrar más información?

Sobre Profesor Hermann Schillers

El Profesor el Dr. Hermann Schillers es arranque de cinta del Grupo en el Instituto de la Fisiología II, Universidad de Münster. Él celebra un Doctorado en Química y una Habilitación de la Universidad de Münster.

En 2003 él llevó a cabo una patente para un método para detectar las enfermedades que se asocian a defectos de la proteína del regulador de la conductancia de la transmembrana (CFTR) de la fibrosis quística.