Wpływ H2O2 Eustresu na komórki nowotworowe wykryto za pomocą badania mikroskopowego

W niedawnym badaniu opublikowanym w interdyscyplinarnym czasopiśmie akademickim Science Bulletin, wysokiej jakości dwumiesięczniku badawczym obejmującym szeroki zakres nauk przyrodniczych i dziedzin zaawansowanych technologii, naukowcy z Instytutu Nano-Life Sciences (WPI-NanoLSI) na Uniwersytecie Kanazawa wykorzystali mikroskopijną sondę mobilności do dostarczania jonów (HPICM) (※1) i bardzo czułe nanoelektrody funkcjonalizowane platyną w celu dogłębnego zbadania dynamicznej odpowiedzi poszczególnych komórek Caco-2 raka jelita grubego na zmiany wewnątrzkomórkowe i zewnątrzkomórkowe. Nadtlenek wodoru (H₂Hej₂) gradienty, ze szczególnym uwzględnieniem naprężeń, na poziomie pojedynczych komórek i w czasie rzeczywistym. Ich odkrycia dają nadzieję na innowacyjne metody leczenia raka i zakażenia H₂Hej₂– współistniejące choroby zapalne.

—————————————————————————————————————————— —————— ————————

Produkcja reaktywnych form tlenu (ROS) odgrywa ważną rolę w wielu chorobach, w tym w miażdżycy, przewlekłej obturacyjnej chorobie płuc i nowotworach. Pomimo obiecujących przedklinicznych terapii przeciwutleniających, badania kliniczne przyniosły niezadowalające wyniki. Nadtlenek wodoru (H₂Hej₂), stabilna pochodna ROS, pełni funkcję krytycznego uczestnika sygnalizacji fizjologicznej, działając jako czynnik stresogenny. Stężenie H₂Hej₂ W mikrośrodowisku nowotworu jest to ściśle powiązane z występowaniem i progresją raka jelita grubego. Głębsze zrozumienie tego, jak H₂Hej₂ Jego specyficzne funkcje i skuteczność w poszczególnych komórkach nowotworowych mogą utorować drogę skuteczniejszym terapiom związanym z ROS.

Autorzy wykorzystali mikroskopię przewodnictwa jonowego z sondą ruchomą (HPICM) w połączeniu z nanoelektrodami funkcjonalizowanymi Pt, aby ilościowo ocenić dynamiczną odpowiedź w zakresie morfologii komórek, właściwości mechanicznych komórek oraz stresu zewnątrzkomórkowego na wewnątrzkomórkowy.₂Hej₂ Gradacje poszczególnych komórek raka jelita grubego Caco-2 pod kontrolą H₂Hej₂ eustres. Badanie wykazało, że ekspozycja na 0,1 lub 1 mmol/LH₂Hej₂ eustres wzrósł z zewnątrzkomórkowego do wewnątrzkomórkowego H₂Hej₂ Gradient wynosi odpowiednio od 0,3 do 1,91 lub 3,04. Ponadto badanie wykazało, że sztywność komórek zależna od F-aktyny wzrosła pod nadciśnieniem 0,1 mmol wodoru.₂Hej₂ Ale zmniejszyło się pod wpływem stresu 1 mmol H₂Hej₂. Co więcej, sztywność komórek wywołana stresem była pozytywnie regulowana przez aktywację AKT i negatywnie wpływała na ekspresję H₂Hej₂– Enzym oczyszczający GPX2, który ostatecznie utrzymuje stabilność komórek H₂Hej₂ Poziomy.

Badanie to wskazuje, że stres wynikający z niskiego poziomu H₂Hej₂ Może to przyczynić się do niepowodzenia niektórych H₂Hej₂ Terapie celowane. Wyniki ujawniają nową zależność między właściwościami fizycznymi komórek a sygnałami biochemicznymi w obronie przeciwutleniającej komórek nowotworowych, rzucając światło na zastosowanie H₂Hej₂ Stres niezbędny do przeżycia na poziomie pojedynczych komórek. Zrozumienie tego ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia rozwoju raka i innych infekcji H₂Hej₂– współistniejące choroby zapalne. Hamowanie GPX pod wpływem H₂Hej₂ Silny stres spowodował cytotoksyczność, co sugeruje potencjał usprawnienia leczenia raka okrężnicy. Odkrycia te dają nadzieję na opracowanie innowacyjnych terapii ukierunkowanych na raka i zakażenie H₂Hej₂– współistniejące choroby zapalne.

wygląd. Badając wpływ H₂Hej₂ Naprężenie na poziomie pojedynczej komórki przy użyciu skaningowej mikroskopii przewodnictwa jonowego z sondą ruchomą.

Po lewej: W badaniu wykorzystano skaningową mikroskopię z przewodnictwem jonowym (HPICM) do nieinwazyjnego badania morfologii komórkowej i właściwości mechanicznych poszczególnych komórek Caco-2 raka jelita grubego, zapewniając dokładne obrazowanie i charakterystykę bez kontaktu fizycznego.

Środek: Bardzo czułe nanoelektrody węglowe Pt umożliwiają pomiar dynamicznych zmian w komórkach H₂Hej₂ Oceny poszczególnych komórek Caco-2 pod kontrolą H₂Hej₂ Warunki stresowe.

Po prawej: W badaniu zaobserwowano, że komórki Caco-2 odpowiedziały na H₂Hej₂ eustres przy 0,1 mM poprzez zwiększenie sztywności komórkowej zależnej od F-aktyny, ale sztywność ta zmniejszyła się przy 1 mM. Co ciekawe, ta sztywność wywołana stresem pozytywnie reguluje aktywację AKT, jednocześnie negatywnie wpływając na ekspresję H₂Hej₂-Enzym oczyszczający GPX2. Odkrycia te ujawniają nową zależność między właściwościami fizycznymi a sygnałami biochemicznymi w obronie antyoksydacyjnej komórek nowotworowych, rzucając światło na wykorzystanie H₂Hej₂ Stres niezbędny do przeżycia na poziomie pojedynczych komórek.

_{© 2024 China Science Press. Opublikowane przez Elsevier BV i Science China Press}

Słownik terminów

※1: Mikroskopia skaningowa z sondą jonową (HPICM)

Zasada skaningowej mikroskopii z przewodnictwem jonowym (SICM) opiera się na monitorowaniu prądu jonowego przepływającego przez nanopipetę zawierającą elektrolit. Może mapować topografię próbki, dostosowując wysokość nanopipety w celu utrzymania stałego prądu jonowego podczas skanowania powierzchni próbki. Bliskość powierzchni próbki ma wymierny wpływ na przepływ prądu jonowego, a w konsekwencji na kontrolowane przez sprzężenie zwrotne cofanie nanopipety przed kontaktem nanopipety z próbką, co czyni ją przydatną do bezkontaktowego obrazowania żywych próbek biologicznych.

W tym badaniu SICM zastosowano w trybie sondy przeskakującej, zwanym mikroskopią przewodnictwa jonowego ze skaningową sondą hoppingową (HPICM), w której nanopipeta stale zbliża się do próbki i oddala się od niej, zmniejszając ryzyko uszkodzenia próbki, zwłaszcza gdy powierzchnia próbki nie jest płaska. Autorzy wykazali, że ich HPICM może wykrywać w czasie rzeczywistym dynamiczne zmiany zarówno we właściwościach mechanicznych komórek, jak i morfologii topograficznej poszczególnych komórek nowotworowych.

odniesienie

Autorzy: Dong Wang, Emily Woodcock, Shi Yang, Hiromi Nishikawa, Elena V. Sviderskaya, Masanobu Oshima, Christopher Edwards, Yangjun Zhang i Yuri Korchev.

Tytuł: Badanie reakcji poszczególnych komórek raka jelita grubego na stres H2O2 za pomocą skaningowej mikroskopii z przewodnictwem jonowym.

Czasopismo: Biuletyn Naukowy

Opublikowano 3 kwietnia 2024 r.

DOI: 10.1016/j.scib.2024.04.004

Adres URL: https://doi.org/10.1016/j.scib.2024.04.004