Glioblastom (GBM) je najbolj smrtonosna in najbolj agresivna oblika možganskega raka. Skoraj vsi tumorji se po zdravljenju ponovijo, saj se preživele celice sčasoma spremenijo v bolj prožne oblike, da se uprejo nadaljnjim terapijam. Za reševanje tega izziva so znanstveniki na Univerza v Leedsu so oblikovali novo dvocevno nanopipeto in jo uporabili za raziskovanje poti posameznih živih celic GBM, ko se spreminjajo kot odziv na zdravljenje.
Nanopipeta je sestavljena iz dveh nanoskopskih igel, ki lahko istočasno vbrizgata eksogene molekule v celico in iz nje izvlečeta vzorce citoplazme. Nanopipeta je integrirana v skenirajoči ionsko prevodni mikroskop (SICM) za izvajanje nanobiopsij živih celic v kulturi. Za razliko od obstoječih tehnik za preučevanje posameznih celic, ki običajno uničijo celico, lahko nanopipeta vzame ponavljajoče se biopsije žive celice, ne da bi jo ubila, kar omogoča longitudinalne študije vedenja posamezne celice skozi čas.
Pisanje v Znanost Predplačila, raziskovalci pojasnjujejo, da SICM deluje z merjenjem ionskega toka med elektrodo, vstavljeno v stekleno nanopipeto, in referenčno elektrodo, potopljeno v elektrolitsko raztopino, ki vsebuje celice. Nanobiopsija se izvede, ko ionski tok teče skozi nanopore na konici nanopipete po uporabi napetosti med obema elektrodama. V njihovi dvocevni nanopipeti en sod deluje kot elektrokemična brizga za izvajanje citoplazemskih ekstrakcij; drugi vsebuje vodno raztopino elektrolita, ki zagotavlja stabilen ionski tok za natančno pozicioniranje in nanoinjektiranje pred nanobiopsijo.
Polavtomatizirana platforma omogoča ekstrakcijo femtolitrskih volumnov citoplazme in hkratno vbrizgavanje v posamezne celice. Platforma zagotavlja avtomatizirano pozicioniranje nanopipete z nadzorom povratne informacije (ionski tok pade, ko se nanopipeta približa vzorcu), medtem ko zaznavanje določenih tokovnih podpisov kaže na uspešno penetracijo membrane posamezne celice.
Longitudinalne študije
Kot dokaz o sposobnosti platforme so raziskovalci izvedli longitudinalno nanobiopsijo celice GBM (in njenih potomcev), pri čemer so profilirali spremembe izražanja genov v 72 urah. Izvedli so nanobiopsijo pred terapijo, med zdravljenjem z radioterapijo in kemoterapijo ter po zdravljenju.
"Naša metoda je robustna in ponovljiva ter omogoča prodiranje v membrano in nanoinjektiranje v različne tipe celic z izrazitimi mehanskimi lastnostmi," pišejo soglavni raziskovalci Lucy Stead in Paolo Actis. »Povprečna stopnja uspešnosti nanoinjekcije je 0.89 ± 0.07. Intracelularna mRNA se nato ekstrahira."
Raziskovalci so raziskovali odziv celic GBM na standardno zdravljenje z 2 Gy sevanjem in 30 µM temozolomida. Vizualno so spremljali posamezne celice in njihove potomce v 72 urah, pri čemer jih je 98 % ostalo v vidnem polju mikroskopa v tem časovnem okviru – pomemben dejavnik, ko želimo izvesti longitudinalno analizo.
Prvi dan so raziskovalci opravili biopsijo, vbrizgali fluorescentno barvilo in slikali vsako celico. Drugi dan je polovica celic prejela obsevanje in kemoterapijo, druge pa so služile kot kontrole. Vse celice so bile slikane 1. in 2. dan ter biopsirane in ponovno injicirane 2. dan.
V celicah, ki so bile podvržene nanobiopsiji prvi dan, je bilo preživetje med zdravljenimi in neobdelanimi celicami podobno, stopnje delitve celic pa so bile v obeh skupinah primerljive. Po 1 urah je preživelo 72 % neobdelanih kontrolnih (nebiopsiranih) celic v primerjavi s 63 % obdelanih biopsiranih celic. Ne glede na zdravljenje ni bilo nobene razlike v poznejših stopnjah umrljivosti podtipov celic 25. dan. Vendar pa je veliko večji delež neobdelanih celic sčasoma zamenjal podtip ali proizvedel potomce z drugačnim podtipom kot obdelane celice.
"To nakazuje, da so neobdelane celice v treh dneh bistveno bolj plastične kot obdelane celice," pišejo raziskovalci. »Rezultati celičnega fenotipa seznanjenih vzorcev prvega dne in longitudinalnih vzorcev so pokazali, da zdravljene celice med terapijo ohranjajo isti fenotip, medtem ko je večja verjetnost, da bodo neobdelane celice spremenile transkripcijsko stanje v 1 urah, kar kaže na to, da zdravljenje povzroči ali izbere visoko transkripcijsko stabilnost v tej vzpostavljeni celični liniji GBM."
"To je pomemben preboj," pravi Stead. »To je prvič, da imamo tehnologijo, s katero lahko dejansko spremljamo spremembe, ki se zgodijo po zdravljenju, namesto da jih samo domnevamo. Ta vrsta tehnologije bo zagotovila raven razumevanja, ki je prej preprosto nismo imeli. In to novo razumevanje in vpogled bosta pripeljala do novih orožij v našem orožju proti vsem vrstam raka.”
Mehanska nanokirurgija napada agresiven možganski rak
Ekipa je prepričana, da ima sposobnost teh vsestranskih nanosond za dostop do znotrajceličnega okolja z minimalnimi motnjami potencial za "revolucioniranje molekularne diagnostike, genskih in celičnih terapij".
»Naše prihodnje delo se bo osredotočilo na povečanje zmogljivosti tehnologije, tako da bo mogoče analizirati več celic,« pravi Actis. Svet fizike. "Prizadevamo si izboljšati protokole za analizo RNK, ekstrahirane iz celic, tako da je mogoče zbrati več bioloških informacij. Zelo si želimo tudi preučevanja naprednejših bioloških modelov možganskega raka, ki temeljijo na celicah in organoidih, pridobljenih iz bolnikov.«
- Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
- PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
- PlatoESG. Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
- PlatoHealth. Obveščanje o biotehnologiji in kliničnih preskušanjih. Dostopite tukaj.
- vir: https://physicsworld.com/a/single-cell-nanobiopsy-explores-how-brain-cancer-cells-adapt-to-resist-treatment/
