Glioblastoma (GBM) adalah bentuk kanker otak yang paling mematikan dan agresif. Hampir semua tumor kambuh setelah pengobatan, karena sel-sel yang masih hidup berubah menjadi bentuk yang lebih tangguh seiring waktu untuk menolak terapi lebih lanjut. Untuk mengatasi tantangan ini, para ilmuwan di University of Leeds telah merancang nanopipet barel ganda baru dan menggunakannya untuk menyelidiki lintasan sel GBM hidup individu saat mereka berubah sebagai respons terhadap pengobatan.
Nanopipet terdiri dari dua jarum nanoskopik yang secara bersamaan dapat menyuntikkan molekul eksogen ke dalam dan mengekstrak sampel sitoplasma dari sel. Nanopipet diintegrasikan ke dalam mikroskop konduktansi ion pemindaian (SICM) untuk melakukan nanobiopsi sel hidup dalam kultur. Tidak seperti teknik yang ada untuk mempelajari sel tunggal, yang biasanya menghancurkan sel, nanopipet dapat melakukan biopsi berulang pada sel hidup tanpa membunuhnya, sehingga memungkinkan studi longitudinal terhadap perilaku sel individual dari waktu ke waktu.
Menulis di Kemajuan ilmu pengetahuan, peneliti menjelaskan bahwa SICM bekerja dengan mengukur arus ion antara elektroda yang dimasukkan ke dalam nanopipet kaca dan elektroda referensi yang direndam dalam larutan elektrolit yang mengandung sel. Nanobiopsi dilakukan ketika arus ion mengalir melalui nanopori di ujung nanopipet setelah memberikan tegangan antara dua elektroda. Dalam nanopipet barel ganda, satu barel bertindak sebagai jarum suntik elektrokimia untuk melakukan ekstraksi sitoplasma; yang kedua berisi larutan elektrolit berair yang memberikan arus ion stabil untuk penentuan posisi yang tepat dan injeksi nano sebelum nanobiopsi.
Platform semi-otomatis memungkinkan ekstraksi volume sitoplasma femtoliter dan injeksi simultan ke dalam sel individual. Platform ini menyediakan pemosisian otomatis nanopipet menggunakan kontrol umpan balik (arus ion turun ketika nanopipet mendekati sampel), sementara deteksi tanda arus tertentu menunjukkan keberhasilan penetrasi membran sel tunggal.
Studi longitudinal
Sebagai bukti konsep kemampuan platform, para peneliti melakukan nanobiopsi longitudinal sel GBM (dan keturunannya), membuat profil perubahan ekspresi gen selama 72 jam. Mereka melakukan nanobiopsi sebelum terapi, selama pengobatan dengan radioterapi dan kemoterapi, dan pasca pengobatan.
“Metode kami kuat dan dapat direproduksi, memungkinkan penetrasi membran dan injeksi nano di berbagai jenis sel dengan sifat mekanik yang berbeda,” tulis peneliti utama. Lucy Stead dan Paolo Aktis. “Rata-rata tingkat keberhasilan nanoinjection adalah 0.89 ± 0.07. MRNA intraseluler kemudian diekstraksi.”
Para peneliti menyelidiki respons sel GBM terhadap pengobatan standar radiasi 2 Gy dan temozolomide 30 µM. Mereka secara visual melacak masing-masing sel dan keturunannya selama 72 jam, dengan 98% tersisa di bidang pandang mikroskop selama jangka waktu tersebut – sebuah faktor penting ketika ingin melakukan analisis longitudinal.
Pada hari pertama, para peneliti melakukan biopsi, menyuntikkan pewarna fluoresen, dan mencitrakan setiap sel. Pada hari ke-1, separuh sel menerima iradiasi dan kemoterapi, sedangkan separuh lainnya berperan sebagai kontrol. Semua sel dicitrakan pada hari ke-2 dan ke-2, lalu dibiopsi dan disuntikkan lagi pada hari ke-3.
Dalam sel yang menjalani nanobiopsi hari pertama, kelangsungan hidup antara sel yang diberi perlakuan dan yang tidak diberi perlakuan serupa, dan tingkat pembelahan sel sebanding pada kedua kelompok. Setelah 1 jam, 72% sel kontrol yang tidak diobati (tidak dibiopsi) bertahan, dibandingkan dengan 63% sel yang diberi biopsi dan diberi perlakuan. Tidak ada perbedaan dalam tingkat kematian subtipe sel berikutnya pada hari pertama, terlepas dari pengobatannya. Namun, sebagian besar sel yang tidak diberi perlakuan beralih subtipe dari waktu ke waktu, atau menghasilkan keturunan dengan subtipe yang berbeda, dibandingkan sel yang diberi perlakuan.
“Ini menunjukkan bahwa sel-sel yang tidak diberi perlakuan secara signifikan menghasilkan lebih banyak plastik dalam waktu tiga hari dibandingkan sel-sel yang diberi perlakuan,” tulis para peneliti. “Skor fenotip sel dari sampel berpasangan hari pertama dan longitudinal mengungkapkan bahwa sel yang diberi perlakuan cenderung mempertahankan fenotip yang sama selama terapi, sementara sel yang tidak diberi perlakuan lebih cenderung beralih status transkripsi selama 1 jam, menunjukkan bahwa pengobatan menginduksi atau memilih stabilitas transkripsional yang tinggi. dalam lini sel GBM yang sudah mapan ini.”
“Ini merupakan terobosan yang signifikan,” kata Stead. “Ini adalah pertama kalinya kami memiliki teknologi yang dapat memantau perubahan yang terjadi setelah pengobatan, bukan hanya berasumsi saja. Jenis teknologi ini akan memberikan lapisan pemahaman yang belum pernah kita miliki sebelumnya. Dan pemahaman serta wawasan baru ini akan menghasilkan senjata baru dalam gudang senjata kita melawan semua jenis kanker.”
Bedah nano mekanis menyerang kanker otak yang agresif
Tim yakin bahwa kemampuan nanoprobe serbaguna ini untuk mengakses lingkungan intraseluler dengan gangguan minimal berpotensi untuk “merevolusi diagnostik molekuler, terapi gen dan sel”.
“Pekerjaan kami di masa depan akan fokus pada peningkatan keluaran teknologi sehingga lebih banyak sel dapat dianalisis,” kata Actis. Dunia Fisika. “Kami berupaya meningkatkan protokol untuk menganalisis RNA yang diekstraksi dari sel sehingga lebih banyak informasi biologis dapat dikumpulkan. Kami juga sangat tertarik untuk mempelajari model biologis kanker otak yang lebih maju berdasarkan sel dan organoid yang diturunkan dari pasien.”
- Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
- PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
- PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
- PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
- PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
- Sumber: https://physicsworld.com/a/single-cell-nanobiopsy-explores-how-brain-cancer-cells-adapt-to-resist-treatment/
