Celleviskositetsforskning forbedrer vores viden om kræftceller

EU-finansierede forskere fra Tyskland og Polen har gjort nogle banebrydende opdagelser om cellecytoplasmaviskositet, hvilket kunne fremme vores viden om kræftcellernes cytoplasma.

Ledet af forskere fra Institute of Physical Chemistry ved det polske videnskabsakademi (IPC PAS), holdet blev delvis støttet af et innovativt økonomisk tilskud fra Den Europæiske Fond for Regionaludvikling (EFRU).

Viskositet er et mål for en væskes modstand eller tykkelse. Jo mindre tyktflydende væsken er, jo større flydende eller let bevægelse der er indeni den. Vand, for eksempel, har en lav viskositet, mens honning, helt tykkere og dystere, har en højere viskositet.

Det var Albert Einstein, der først behandlede viskositeten af ​​komplekse væsker i 1906, og siden da er der blevet forsket meget i cellecytoplasmaviskositet.
I årenes løb, der er opbygget et bevismateriale, hvilket indikerer, at på trods af en høj cytoplasmaviskositet (hvilket resulterer i teoretisk lav bevægelse i cytoplasmaet), mobiliteten af ​​små proteiner i cytoplasmaet er faktisk meget høj - flere størrelser højere end Einsteins formel angav.

I deres undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Nano bogstaver , teamet undersøger, hvordan små proteinmolekyler næsten ikke oplever denne cytoplasma -viskositet, mens de bevæger sig rundt i cellen. De beskriver ændringerne i viskositet målt i forskellige løsninger og oplevet af prober, varierende i størrelse fra en nano til en makroskala.

"Vi forbedrede vores tidligere formler og konklusioner for at kunne anvende dem på et større antal systemer, herunder den første beskrivelse af cytoplasmaviskositeten i kræftceller, "kommenterer professor Robert Holyst fra IPC PAS.

Teamet var i stand til at beskrive viskositetsændringerne ved hjælp af en fænomenologisk formel indeholdende koefficienter af samme fysiske karakter. Koefficienterne giver en beskrivelse for både det flydende medium (fyldt med et netværk af langkædede polymerer eller klynger af molekyler, for eksempel) og hvilken slags probe (f.eks. et proteinmolekyle), der bevæger sig i mediet.

Den nye formel kan derefter bruges til sonder fra en brøkdel af nanometer op til flere centimeter i størrelse.

De fundne forhold var generelt gyldige for forskellige typer væsker, herunder opløsninger med en elastisk mikroskopisk struktur (f.eks. Polymernetværk i forskellige opløsningsmidler) og mikroskopisk stive systemer (f.eks. Sammensat af aflange aggregater af molekyler - miceller).

Teamet anvendte også disse nye formler til at beskrive mobiliteten af ​​DNA -fragmenter og andre sonder i musemuskelceller såvel som humane kræftceller "Det lykkedes os at vise, at væskens viskositet i cellen faktisk ikke kun afhænger af den intracellulære struktur, men også af størrelsen på sonden, der bruges til viskositetsmåling siger Tomasz Kalwarczyk, en ph.d. -studerende fra IPC PAS. 'Vores forskning resulterede i en ny metode til at karakterisere cellestruktur - ved at måle viskositeten af ​​cytoplasmaet. "

Konsekvenserne af denne forskning er vidtgående. Forskere kan nu bedre estimere migrationstiden for lægemidler indført i celler, og denne viden kan også anvendes på nanoteknologier, for eksempel ved fremstilling af nanopartikler med micellære opløsninger.

Resultaterne af undersøgelsen vil også have indflydelse på avancerede målemetoder såsom dynamisk lysspredning, som gør det muligt at analysere suspensioner af molekyler efter størrelse.