使用學習的 AFM 癌細胞

與 Hermann Schillers, Universität MA 4月執行的 Münster 教授的一次面試 Cashin-Garbutt, (Cantab) 前

您能否請產生簡要簡介您的研究?

我運行 AFM 技術的,生物醫療應用一個核心設備。 我的研究在血小板和癌細胞的交往被注重。

血小板支持癌細胞在接近每個步驟形成轉移,從免疫監視開始換碼,跟隨由拘捕對船牆壁的癌細胞並且在溢出。

我們的想法是,如果我們可能防止血小板和流通的癌細胞的交往,我們可能查找某事阻攔轉移的形成,也許抵抗癌症。

您如何使用 AFM 想像和基於強制分光學的模式學習癌細胞結構和機械性能?

在 platelet−cancer 細胞交往,我使用單細胞強制分光學定量血小板和癌細胞的交往和定量防止此交往藥物的作用。

此技術,我們第一次獲得了強制的實際的數量在血小板和癌細胞之間。 Microfluidic 實驗准許定量血小板的數量在癌細胞的,但是我們不可能定量該交往力量。 單細胞強制分光學我們獲得了 picoNewtons (pN) 和 femtoJoules (fJ)。 并且這是必要的,當您要知道時哪種藥物防止濃度的此交往。

另一點是我們要發現發生了什麼,當血小板束縛對癌細胞。 對這種情形的實際瞭解是該血小板表單每種類 『在流通的癌細胞附近的 invisible 斗篷,但是我們未曾觀察此。

當我們瀏覽血小板癌細胞綜合時,我們看見在癌細胞頂部的血小板在 30 分鐘內消失。 使用決心的 fastTapping 的模式,我們可能觀察血小板此增加到癌細胞。 我們證明這與螢光技術例如細胞排序和共焦的顯微學和我們明顯地看見了有增加,但是不是斗篷形成。

多少當前知道關於癌細胞 「劫持」血小板服務的方式?

這張 widespreaded 視圖是血小板的斗篷形成在流通的癌細胞附近。 血小板此層保護癌細胞以防止免疫系統,并且,在下一個步驟,實現癌症細胞血小板綜合的拘捕到內皮細胞的牆壁開始溢出。

因為我們未曾觀察此斗篷形成,但是由癌細胞總是觀察血小板增加,我們認為是更加可能的癌細胞使用血小板蛋白質,血小板特定黏附力分子,遵守船牆壁並且換碼免疫監視。

另外,知道血小板,以及血小板派生的微粒,包含 mRNA,并且這更改癌細胞的 proteome。 所以,它能是兩個方式: 使用血小板蛋白質直接地在血小板增加以後,按照利用血小板 mRNA 生產血小板蛋白質逃脫免疫監視和遵守船牆壁。

用 AFM 能促進什麼方式我們的瞭解?

我們尋找第一步血小板癌細胞交往,但是有幾個進一步步驟。 什麼我現在設法執行是使用 PeakForce QNM 在與血小板的交往以後發現癌細胞的生物力學的更改的模式。

到目前為止我們查找了一种生物力學的腳印在癌細胞狼吞虎咽血小板的位置。 有在彈性和黏度上的一個變化在可能產生我們關於結構的有些暗示癌細胞合併血小板的癌細胞膜。 我們從實驗知道這在一個 dynamin 從屬的進程中,但是要知道更多關於此。

下一個步驟是我們要知道什麼更改癌細胞在血小板以後增加進行。 我們再使用單細胞強制分光學。 我們孵化與血小板的癌細胞然後執行在被激活的內皮的單細胞強制分光學。

我們尋找流通的癌細胞拘捕在內皮的并且定量黏附力強制。 我們看見,當做的癌細胞與血小板時接觸,他們變得粘性對被激活的內皮,與未經治療的癌細胞比較。 那是我們當前介入的其中一個項目。

我們也尋找這些血小板被孵化的癌細胞交往站點在被激活的內皮的。 我不認為血小板被孵化的癌細胞在被激活的內皮可能遵守到處。 必須有一個特定嗜好站點。

我們要推測它哪裡遵守。 此細胞連接點是否是或內皮細胞的細胞池體或內皮細胞的細胞需要特殊機械特性形成一變形好與血小板被孵化的癌細胞然後進行溢出?

什麼是 AFM 做對生物和 nanomedicine 研究域的最大的影響?

我們能注視著活細胞和甚而亞細胞結構。 它仍然是我們被限制到表面的技術,但是,當我們稍微應用強制時,例如我們可以在表面下看到和觀察 cytoskeletal 動力。

二十年前,比被解決有兩三個細胞的圖像,相當模糊,它然後開始越來越成為活細胞的高分辨率成像技術。 然而,細胞純想像失去勢頭機械描述特性一會後成為這個重點,并且仍有在活細胞的彈性、黏彈性和變化的評定的一個重點在彈性模數上。 細胞動力是我們可能按照與 AFM 的事,并且它包括生物力學以及生化。并且生物力學是一樣重要的像生化。

生化的域是 30 或 40 歲,與非常關於細胞生化的詳細知識,但是生物力學是相當新的。 在 2007年,邁克爾頁和中提琴 Vogel 發布了他們向顯示的覆核機械工影響生化反之亦然。 一個示例: 當您應用它也許打開隱秘約束端或毀壞束縛位置的強制於蛋白質時,然後這條細胞內發信號的路和細胞工作情況在一個不同的方向進。 今天我們知道生物力學影響生化,并且生化影響生物力學。

Bruker 技術如何幫助了或在生物研究的先進的 AFM ?

有開發的模式,是由 Bruker 發明的准許許多的歲月前獲得關於細胞−曲度的信息,細胞高度,提供形態數據。

最新的巨大成功是我們獲得活細胞 ` 形態學和生物力學的參數幾數據集,例如彈性、散逸、黏附力和變形在一個掃描進程中的 PeakForce QNM。  

并且這以相當佳運,特別是在決心系統,使我們觀察細胞、單細胞和甚而亞細胞結構層的動態更改像 cytoskeletal rearangements 與以下一個時間分辨率在一分鐘範圍內。 或許因此您不也許有在地形學通道上的重大的變化,但是您在數據通道看見了很多為黏附力、散逸或者彈性。 這是實際改善。

什麼是會議的重要性,像 AFM BioMed 會議,给您和 AFM 研究團體?

有人可能說您可能今天使用 Skype、電子郵件或者電話獲得與人員聯繫,但是那不是相同的 - 它是完全不同的。 當我們為這個會議見面了,我們一起呆在這裡在兩三天。

一個組織完善的咖啡休息是這件最重要的事在會議上,因為他們不出現與的人們一起來談論事情,當他們是在作報告時的舞臺。 因此在教室之外的時間是非常重要的,討論的人們許多事情,并且持久聯絡開始這裡。

許多,許多合作從像這樣的會議開始。 Skype 會議不會替代人們一起實際上來聯繫的會議,因此是绝對必要的。

您看到什麼方向或者希望發現,進來在以後五年的 AFM ? (什麼您看見作為下件大事情為 AFM ?)

其中一事情 AFM 需要是速度。 附加速度意味您可能按照細胞動力在一個更好的時間分辨率。 另一點是那,因為 AFM 是發明我們使用了老光學槓桿系統,并且我認為現在是移動遠離一個懸臂的一個新的系統,或者一受託代購商的時間,對多探測列陣 AFM。

幾個想法是討論,并且微型和極小製作技術到達了高級發展。 因此 AFMs 主導的提供者為什麼不應該設法由更加根本的更改改進 AFM 技術?

這樣多探測列陣是有趣不僅根據速度和解決方法,而且根據評定生物力學的特性。 我們執行它今天的方式是我們縮進在此位置,該位置的細胞,等等。

但是我們知道細胞在導致鈣峰值和 cytoskeletal 重新整理的每凹進起反應; 什麼我們在最後凹進獲得是與什麼不同我們在第一凹進獲得。 所以,多探測列陣系統是非常有用的為每個 AFM 用戶和特別是在生物 AFM 應用領域。

提及在 AFM BioMed 的談話期間的另一件事情是化工描述特性。 我們仍然是在我們矇住眼睛的情形,當我們涉及我們的範例時。 我們也許感覺某事,但是我們看不到什麼是。 使用紅外線和喇曼分光學,例如有嘗試,; 他們是在研究員嘗試事情,但是實際上是困難處理和有幾個限制的階段。 然而,如此物在獲得將幫助在地形學和機械信息旁邊的更多信息。

例如,它是實際大改善,當我們可能執行掃描和發現某事是顯示一個高蛋白目錄的硬漢,并且虛擬區可能與油脂有關。 並且同時記錄膜潛在與地勢,機械工和化工描述特性會是所有生活細胞研究的非常有用的改善。

閱讀程序在哪裡能找到更多信息?

關於 Hermann Schillers 教授

Hermann Schillers 博士教授是組領導先鋒在生理 II, Münster 大學學院。 他暫掛在化學的博士學位和從 Münster 大學的礦山投資。

在 2003年他有一個方法的一個專利檢測的與囊性纖維化橫跨膜導率管理者蛋白質相關缺陷 (CFTR)的疾病。