Ny metode til at måle cellestivhed kan føre til forbedrede kræftbehandlinger

UCLA biofysikere har udviklet en ny metode til hurtigt at bestemme en enkelt celles stivhed og størrelse - hvilket i sidste ende kan føre til forbedrede behandlinger for kræft og andre sygdomme.

Metoden giver forskere mulighed for at foretage standardiserede målinger af enkeltceller, Bestem hver celles stivhed og tildel den et nummer, generelt mellem 10 og 20, 000, i en måleenhed kaldet pascal. Pascals kan bruges til at kvantificere ethvert materiale fra en celle til gummi, træ, titanium og diamant.

"At måle celler med vores kalibrerede instrument er som at måle tid med et standardiseret ur, " sagde seniorforfatter Amy Rowat, UCLA lektor i integrativ biologi og fysiologi. "Vores metode kan bruges til at opnå stivhedsmålinger af hundredvis af celler i sekundet."

Metoden, kaldet kvantitativ deformerbarhedscytometri, eller q-DC, bruger en lille enhed (ca. en tomme gange to tomme), som er lavet af en blød, fleksibelt gummi svarende til det materiale, der bruges til kontaktlinser; den har integrerede kredsløbschips, som dem i computere. Forskerne bruger gelpartikler indeholdende molekyler afledt af tang - med en tekstur svarende til Jell-O, hvis stivhed de kender - for at tvinge celler gennem enheden. Cellerne klemmer sig gennem små porer, omkring 10 gange mindre end bredden af ​​et enkelt menneskehår. Når cellerne strømmer ned gennem enheden, forskerne tager videoer med tusindvis af billeder i sekundet - mere end 100 gange hurtigere end standardvideo.

Hovedforfatter, UCLA kandidatstuderende Kendra Nyberg, bygget enheden og har placeret milliarder af celler igennem den. Til denne forskning, som er udgivet i Biofysisk tidsskrift , Rowat og Nyberg rapporterede om brystkræftceller. Kræftceller er generelt to til fem gange mindre stive end normale celler.

I fremtiden, læger kunne bruge metoden til at spore en patient over tid for at se, hvordan et lægemiddel påvirker patientens kræftceller, sagde Rowat. Tumorceller kan ekstraheres fra personen eller tages fra en biopsi og analyseres gennem enheden, som Rowat har designet.

Forskningen vil give forskerne en mere præcis, standardiseret metode til at skelne kræftceller fra normale celler. Det vil sandsynligvis også gøre det muligt for læger i sidste ende at forudsige, hvor invasiv en kræftcelle kan være, og hvilke lægemidler der kan være mest effektive til at bekæmpe kræften. Metoden kan også hjælpe med at afsløre, hvilke proteiner der er vigtige for at regulere invasionen af ​​en kræftcelle - hvilket kunne være nyttigt, fordi forskere besidder molekylærbiologiske værktøjer til at blokere bestemte proteiner.

"Ved at bruge q-DC, vi kan meget hurtigt vurdere, hvordan specifikke lægemiddelbehandlinger påvirker enkeltcellers fysiske egenskaber, såsom form, størrelse og stivhed, og opnå kalibreret, kvantitative målinger, " sagde Rowat, medlem af UCLAs Jonsson Comprehensive Cancer Center.

Forskerne udvider nu metoden til at anvende den på andre typer kræftceller. De vil gerne bedre forstå sammenhængen mellem en kræftcelles fysiske egenskaber, og hvor let kræftceller kan spredes gennem kroppen. Rowats hypotese er, at sådanne egenskaber som stivhed, cellestørrelse og en celles evne til at ændre form er vigtige for at gøre det muligt for kræftceller at manøvrere.

Rowat og Nyberg kan også måle andre typer celler, såsom seglceller og røde blodlegemer (som ændres ved diabetes).

Rowat og kolleger rapporterede ind Videnskabelige rapporter i 2015 en screeningsmetode kaldet parallel mikrofiltrering, der udnytter information om en celles fysiske egenskaber til at klassificere mange forskellige typer kræftceller.