Använda AFM till studiecancerceller

En intervju med Prof. Hermann Schillers, Universität Münster förade vid April Cashin-Garbutt, MODERN (Cantab)

Kan du behaga ger en kort inledning till din forskning?

Jag kör en kärna urlätthet för AFM-tekniker, biologiska medicinska applikationer. Min forskning fokuseras på i växelverkan av platelets och cancerceller.

Celler för Plateletsservicecancer i nästan varje kliver av att bilda metastases, start med flykten av den immuna bevakningen som följs av cancercellen som arresterar till skyttelväggen och också i utgjutning.

Vår idé är att, om vi kunde förhindra växelverkan av platelets och cirkulerande cancerceller, oss kan finna något till kvarteret bildandet av metastases, som kan slagsmålcancer.

Hur använder du att avbilda för AFM och styrka-spektroskopi-baserade funktionslägen till den studien strukturerar och mekanisk rekvisita av cancerceller?

I platelet−cancercellväxelverkan använder Jag spektroskopin för singelcellstyrka för att kvantifiera växelverkan av platelets och cancerceller och för att kvantifiera verkställa av droger som förhindrar denna växelverkan.

Med denna teknik fick vi verkliga numrerar av styrkorna mellan platelets och cancerceller för den första tiden. Microfluidic experiment låter kvantifiera numrera av platelets på cancerceller, men vi kan inte kvantifiera styrkan av den växelverkan. Med spektroskopi för singelcellstyrka fick vi picoNewtons (pN) och femtoJoules (fJ). Och detta är nödvändigt, när du önskar att veta vilken drog förhindrar denna växelverkan på som koncentration.

Another pekar är att vi önskar att se vad händer när röror för en platelet till en cancercell. Den faktiska överenskommelsen av läget är att platelets bildar en sort av 'invisiblekappan runt om den cirkulerande cancercellen, men vi observerade aldrig denna.

När vi avläser aggregat för plateletcancercellen, ser vi att platelets av cancerceller försvinner överst inom 30 noterar. Genom Att Använda Beslut fastTapping funktionsläge, kunde vi observera denna uptake av platelets in i cancerceller. Vi bevisade att detta med fluorescerande tekniker liksom cellsortering och confocal microscopy och oss såga klart att det fanns en uptake men inte ett kappabildande.

Är Hur mycket för närvarande bekant om långt in som cancerceller ”kapar” servar av platelets?

Widespreaded beskådar är kappabildandet av platelets runt om cirkulerande cancerceller. Detta lagrar av platelets skyddar cancercellen mot immunförsvaret och, i det nästa kliver, gör gripandet av det cancercell-plateleten aggregat till den endothelial väggen lättare för att starta utgjutningen.

Sedan vi observerade aldrig detta kappabildande men observerar alltid uptaken av platelets vid cancerceller, är vi funderare det mer rimlig att cancercellen använder plateletproteiner, platelet-närmare detalj adhesionmolekylar, för att klibba till skyttelväggen och också till den immuna bevakningen för flykten.

I tillägg är det bekant att platelets såväl som platelet-härledde microparticles, innehåller mRNA och denna ändrar proteomen av cancercellen. Därför kunde det vara båda väg: bruket av plateletproteiner direkt efter plateletuptaken som följs av bruk av plateleten mRNA till jordbruksprodukterplateletproteiner till den immuna bevakningen för flykten och, klibbar till skyttelväggen.

I vad långt kan AFM främja vår överenskommelse?

Vi söker efter första steg av växelverkan för plateletcancercellen, men det finns flera mer ytterligare kliver. Vad för I försök nu att göra är att använda PeakForce QNM för att se en mönstra av biomechanical ändringar av cancercellen efter växelverkan med platelets.

Så långt grundar vi en sort av biomechanical fotspår på placera var cancercellen glufsar upp en platelet. Det finns en ändring i spänst, och klibbighet i cancercellmembranet, som kan ge oss något, antyder om mekanismen som cancercellen inkorporerar vid plateleten. Vi vet från experiment, att denna är i en processaa dynamin-anhörig, men önskar att veta härom.

De nästa kliver är att vi önskar att veta vilken ändring cancercellen genomgår efter uptake av platelets. Vi använder igen spektroskopin för singelcellstyrka. Vi kläcker cancerceller med platelets och utför därefter spektroskopin för singelcellstyrka på aktiverad endothelium.

Vi söker efter gripandet av cirkulerande cancerceller på endothelium och kvantifierar adhesionstyrkan. Vi sågar att, när gjorda cancerceller kontaktar med platelets, de blev mycket klibbigare till den aktiverade endotheliumen som jämfördes till untreated cancerceller. Det är en av projekterar oss är för närvarande involverad in.

Vi söker efter också växelverkanplatsen av dessa platelet-kläckte cancerceller på aktiverad endothelium. Jag gör inte funderare som denkläckte cancercellen kunde klibba överallt på aktiverad endothelium. Det måste finnas en specifik förkärlekplats.

Vi önskar att figurera ut var den klibbar till. Är denna cellföreningspunkt, eller cellen av endothelial celler eller förkroppsligar den endothelial cellbehovssakkunniga mekaniska kännetecken bildar ett metastatic trevligt med platelet-kläckte celler för en cancer och fortsätter därefter till utgjutningen?

Är har Vad det störst får effekt den AFM gjort till det biologiskt, och sätter in nanomedicineforskning?

Vi är kompetent att se bosatt celler och även på subcellular strukturerar. Den är stilla en teknik var vi begränsas till ytbehandla, men, när vi applicerar, bet a lite styrka, kan vi se under ytbehandla, och att observera cytoskeletal dynamik, för anföra som exempel.

Tjugo år sedan, fanns det avbildar av en koppla ihop av celler, snarlikt oskarpt än löst, och därefter startade den att bli mer och mer en kickupplösning som avbildar tekniken för att bo celler. Emellertid rent är avbilda av cellkörningar ut ur ånga, efter en mekanisk karakterisering för stunder blev fokusera och, där stillbilden per fokusera på mätningen av levande cellens spänst, viscoelasticity och ändringarna i resårmodulusen. Celldynamik är något som vi kunde följa med AFM, och den inkluderar biomechanics såväl som biochemistry. Och biomechanics är så viktig som biochemistry.

Sätta in av biochemistry är 30 eller 40 gammala år, med mycket specificerad kunskap om biochemistryen av celler, men biomechanics är ganska ny. I 2007 Täcker Michael, och Violaen Vogel publicerade en granska var de visade att mekaniker påverkade biochemistry och omvänt. Ett exempel: När du applicerar styrka till ett protein det öppna övre kryptiska bindande sidor för styrkan eller förstör bindande platser, då går den intracellular signalera banan och celluppförandet i en olik riktning. I Dag vet vi påverkan biochemistry för den biomechanics och biochemistrypåverkanbiomechanics.

Hur har Bruker teknologi hjälpt eller avancerad AFM i biologisk forskning?

det finns det knackande lätt på funktionsläget, som uppfanns av Bruker många år sedan som låter få information om cell−krökningen, cellhöjder som ger morfologiska data.

Den senaste stora framgången var PeakForce QNM var vi får flera datamängder av levande cell`-morfologi och biomechanical parametrar, liksom spänst, skingrande, adhesion och deformering i en processaa bildläsning.  

Och detta på en snarlik goda rusar, speciellt på Beslutsystemet, som möjliggjorde oss för att observera dynamiska ändringar av ett lagrar av celler, singelceller, och även subcellular strukturerar lika cytoskeletal rearangements med en tidupplösning i spänna av ett minimalt och nedanfört. Så kanske kan du inte ha viktiga ändringar i det topographic att kanalisera, men du såg att ett lott i datan kanaliserar för adhesion, skingrande eller spänst. Denna är en verklig förbättring.

Vad är betydelsen av möten, något liknande Konferensen för AFM BioMed, till dig och AFM-forskninggemenskapen?

En kan något att säga att i dag du kunde använda Skype, e-post eller en ringa för att få i kontakt med folket, men det är inte samma - den är fullständigt olik. Då vi mötte för konferensen, blev vi här tillsammans för en koppla ihop av dagar.

Ettorganiserat kaffeavbrott är den mest viktig sak på ett möte, därför att folket som tillsammans komms för att tala om saker dem, inte kommer upp med, när de är arrangerar på att ge ett samtal. Så är tiden utanför hörsalen mycket viktig, folk som diskuterar så många saker, och longlasting kontakter startar här.

Många många samarbeten startar från mötenågot liknande detta. Ingen Skype konferens ska någonsin ersättning en konferens var folket som fysiskt tillsammans komms för att tala, så det är absolut nödvändiga.

Vilken riktning ser du, eller den skulle något liknande som ska ses, AFM som går i de nästa fem åren? (Vad du ser som det nästa stora tinget för AFM?),

En av saker AFM- sombehov är, rusar. Mer rusar skulle medel att du kunde följa dynamiken av celler på en bättre tidupplösning. Another pekar är det, sedan AFM var uppfunnet oss har använt det gammala optiskt använder påtryckning systemet och I-funderare som det är nu tid för ett nytt system att flyttningar i väg från en cantilever eller en indenter, till ensond samling AFM.

Flera idéer är diskuterade, och mikro- och nanofabricationtekniker har nett en kick - jämna av utveckling. Därför Så bör de ledande familjeförsörjarna av det AFMs inte försök att förbättra AFM-tekniker vid en mer grund ändrar?

Sådan en skulle mång--sond samling är intressant inte endast i benämner av rusar och upplösning, men i benämner också av att mäta biomechanical kännetecken. Långt gör vi den är i dag oss inryckar cellen i denna placerar, det placerar, och så vidare.

Men vi vet att en cell reagerar på varje inryckning som orsakar calciumgrov spik och den cytoskeletal rearrangementen; vad vi får i den sist inryckningen, är olik från vad vi får i den första inryckningen. Därför skulle mång--sonden samlingsystemet är mycket användbart för varje AFM-användare och speciellt i sätta in av applikationen Bio-AFM.

Ett Annat ting, som nämndes under samtalen på AFM BioMed, var den kemiska karakteriseringen. Vi är stilla i ett läge var vi rullgardin-viks, när vi det vårt handlag tar prov. Vi kan känselförnimmelsen något, men vi kan inte se vad det är. Det finns försök genom att använda IR, och den raman spektroskopin, för anföra som exempel; de är på en arrangera var forskareförsöksaker men det är faktiskt svåra att behandla och ha flera begränsningar. Emellertid något något liknande denna skulle hjälp, i att få mer information bredvid topografisk och mekanisk information.

För anföra som exempel, skulle den är en verklig stor förbättring, då vi kunde göra en bildläsning och finna ut att något är den styva visningen per kicken - nöjt protein och att det mjuka området kunde förbindas till lipids. Också anteckna membranet som var potentiellt samtidigt med topografi, skulle mekaniker och den kemiska karakteriseringen, är en mycket användbar förbättring för all livcellforskning.

Var kan avläsare finna mer information?

Om Prof. Hermann Schillers

Prof.en Dr. Hermann Schillers är Gruppledare på Institutet av Physiology II, Universitetar av Münster. Han rymmer en Doktorat i Kemi och en Habilitation från Universitetar av Münster.

I 2003 rymde han ett patent för en metod för att avkänna sjukdomar som var tillhörande med hoppar av av för transmembraneconductance för cystic fibrosis protein (CFTR) för regulatorn.