Usando o AFM para caracterizar células cancerosas

Uma entrevista com Dr. Jim Gimzewski, UCLA conduziu daqui até abril Cashin-Garbutt, miliampère (Cantab)

Pode você por favor dar uma breve introdução a sua pesquisa que caracteriza células cancerosas?

Meu nome é James Gimzewski e eu sou um distinto professor no UCLA. Eu estou no departamento da química e da bioquímica, mas eu sou envolvido igualmente pesadamente no instituto de Califórnia NanoSystems no UCLA. Nós éramos provavelmente os primeiros para abrir caminho a ideia do que é sabido agora como o mechanobiology - o estudo das propriedades mecânicas das células cancerosas como uma ferramenta diagnóstica potencial.

Crédito: Mikheiken, ADN do A. e outros que nanomapping usando CRISPR-Cas9 como um nanoparticle programável. Commun Nat. 8, 1665 (2017)

Como o AFM permitiu que você meça o softness da pilha e por que é este importante?

Uma das coisas bonitas sobre o AFM é que é uma ferramenta mecânica. Da mesma forma um doutor sentiria a pele ou o tecido de um paciente, o AFM permite que aquele seja feito no nanoscale e é original nesse respeito.

Que desafios você teve que superar em termos de se certificar as pilhas não estourou?

Nós sabemos muito sobre a tecnologia do AFM. No início, o AFM não era muito bom na biologia de todo. Contudo, nós somos peritos na nanotecnologia e trabalhando com povos que são peritos nas pilhas, e trazendo os dois campos junto, nós poderíamos conduzir muitas forças da pesquisa e da diminuição, por exemplo, e compreendemos coisas sobre a ponta, que nos permitiu de desenvolver esta capacidade.

Mechanobiology e AFM de AZoNetwork em Vimeo.

 

Sabe-se porque as células cancerosas metastáticas são extremamente macias comparadas às pilhas normais apesar das similaridades na aparência?

Eu trabalho com os povos no UCLA que são peritos na patologia e há umas diferenças subtis em determinadas morfologias e assim por diante nas células cancerosas, mas não é sempre possível dizer isso.

Nós temos uma ferramenta ortogonal que quando usada para olhar o mechanobiology, nos mostre que as células cancerosas metastáticas são aproximadamente 10 vezes mais macias do que algumas pilhas mesothelial equivalentes que estariam em uma amostra.

Será possível usar o AFM no ambiente clínico como uma ferramenta diagnóstica?

Eu tenho trabalhado com Jianya Rao que é a cabeça da patologia e se especializa no diagnóstico do cancro. Junto, nós estamos trabalhando em um novo tipo de ferramenta, que é uma plataforma automatizada que reserve, por exemplo, de povos médicos para usar o microscópio e para detectar automaticamente células cancerosas. Aquele é o objetivo a longo prazo de nosso − do trabalho que pode traduzir isso em um ajuste médico.

Como o AFM tem avançado ou tem ajudado directamente sua pesquisa?

Eu fui interessado sempre no nanomechanics. Eu comecei estudar a nanotecnologia em 1983 no IBM e então eu transportei-me ao UCLA em 2001. Eu comecei pensar que nós poderíamos usar esta ferramenta nanomechanical como uma maneira original de olhar a biologia e aquela me conduziu na medicina. É uma ferramenta essencial e mantem-se melhorar obtendo mais rápido e mais automatizado. Eu tenho uma vista rosado para o futuro de seu uso na medicina.

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

Há os numerosos. Naturalmente, eu gosto particularmente da capacidade para estudar o mechanobiology, mas eu sou interessado igualmente na imagem lactente e no AFM de alta velocidade. Nós pudemos aos motores moleculars da imagem que são executado ao longo dos filamentos do actínio. A alta velocidade permite que você tome vídeos da vida no nanoscale e eu penso são maravilhosos. Mais coisas emergirão no futuro.

Crédito: Mikheiken, ADN do A. e outros que nanomapping usando CRISPR-Cas9 como um nanoparticle programável. Commun Nat. 8, 1665 (2017)

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

São uma das empresas principais, particularmente no bio campo. Pessoal, junto com o instituto de Califórnia NanoSystems, nós temos muito uma relação estreita. Estão em Santa Barbara e nós estamos em Los Angeles.

Saem de sua maneira à emenda e alteram a máquina de acordo com quem está trabalhando em bio e necessidades médicas. Eu penso que foi um aspecto muito importante e, em particular, Chanmin SU é um feiticeiro absoluto em unir coisas em um espaço muito curto do tempo!

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

Apenas hoje, eu aprendi tanto. Eu tento prosseguir com a literatura. Nos velhos tempos, havia talvez 50 pesquisadores do AFM no mundo, visto que hoje, há uns milhares de pesquisadores do AFM. Esta é conseqüentemente uma grande oportunidade de reunir, para falar aos povos, encontra as revelações as mais atrasadas e vem mesmo acima com ideias novas e ideias para a colaboração.

Este é um encontro particularmente bom. Não é igualmente demasiado grande; não tem sessões paralelas e assim por diante, assim que você pode realmente ter um relacionamento linear com muitos povos que estão falando aqui ou estão apresentando cartazes.

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

Eu gostaria de ver um par coisas. Eu gostaria de ver a velocidade manter-se aumentar. No momento em que, apenas algumas demonstrações pequenas mostraram 1.000 quadros um segundo é possível sob certas condições, mas seria bom se sob todas as circunstâncias biológicas, nós poderíamos ter vídeos realmente rápidos e olhar os mecânicos da vida no movimento. Eu penso que é um sentido.

O outro sentido refere-se ao facto de que AFMs tende a ser de uso geral. Podem olhar pilhas e em costas do ADN. Podem fazer lotes das coisas, mas aquele vem a preço. Eu gostaria de ver mais − finalidade-construído de AFMs uns que podem traçar o ADN e são projectados para aquele de alta velocidade. No campo do diagnóstico médico, seria útil ter as máquinas que são muito mais fáceis de se operar de modo que um técnico médico pudesse as executar.

Um terceiro sentido que seja importante para mim é manter-se reduzir as forças para baixo aos piconewtons. Nós falamos tipicamente sobre nanonewtons no AFM, mas eu gostaria de ver um movimento às perturbação muito baixas em termos das forças.

Aquelas são as três coisas que eu pessoal gostaria de ver acontecer e eu penso que acontecerão.

Onde podem os leitores encontrar mais informação?

Sobre o Dr. Jim Gimzewski

O Dr. James K. Gimzewski é um distinto professor da química no University of California, Los Angeles e do membro do instituto de Califórnia NanoSystems. Sua pesquisa actual inclui a ciência de sistemas biológicos, fabricação do nanoscale de redes atômicas do interruptor para emular o neocortex e o mechanobiology das pilhas, dos exosomes e do actínio limitados com proteínas obrigatórias neuronal.

O Dr. Gimzewski é um companheiro da sociedade real e da academia real da engenharia. Recebeu doutoramentos honorários (hc de DSc & hc do PhD) da universidade do Aix II em Marselha, França e da universidade de Strathclyde, Glasgow. É um PI em materiais Nanoarchitectonics  (MANA) no instituto nacional da ciência de materiais (NIMS), Tsukuba, Japão. É igualmente director científico da arte do UCLA|Centro de Sci.

Antes de juntar-se a faculdade do UCLA em 2001, era um líder do grupo no laboratório de investigação do IBM Zurique, onde conduziu a pesquisa na ciência e na tecnologia do nanoscale por mais de 18 anos. O Dr. Gimzewski abriu caminho a pesquisa sobre contactos mecânicos e elétricos com as únicos átomos e moléculas usando a microscopia da escavação de um túnel da exploração (STM).

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