Нанотехнологии выявили, что раковые клетки "на ощупь" намного мягче здоровых
Ученые из UCLA с помощью передовых нанотехнологий, измеряющих мягкость клеток, смогли отличить метастатические раковые клетки от нормальных в образцах пациентов.
Исследование, опубликованное 2 декабря 2007 года в онлайн-версии журнала Nature Nanotechnology, стало одним из первых случаев, когда ученые смогли взять живые клетки у онкологических пациентов, применить нанотехнологии для их анализа и определить, какие из них являются раковыми. Этот метод может стать новым способом обнаружения рака, особенно в клетках из жидкостей полостей тела, где диагностика существующими методами часто затруднена. Метод также может помочь в персонализации лечения.
Когда рак метастазирует, клетки должны перемещаться по организму. Поскольку им нужно попадать в кровоток и протискиваться через узкие пространства, раковые клетки становятся гораздо более гибкими, или мягкими, чем нормальные. Эти распространяющиеся клетки могут вызывать скопление жидкости в полостях тела, например, в груди или животе. Однако наличие жидкости не всегда означает наличие раковых клеток. Если бы жидкость можно было быстро и точно проверить на рак, онкологи могли бы лучше выбирать агрессивность лечения.
В этом исследовании ученые собрали жидкость из грудных полостей пациентов с раком легких, молочной железы и поджелудочной железы. Проблема в том, что в таких жидкостях раковые и нормальные клетки под обычным микроскопом выглядят очень похоже, отметил Цзяньюй Рао, один из старших авторов работы. Стандартные методы диагностики обнаруживают около 70% случаев с раковыми клетками в жидкости, пропуская около 30%.
«Нам не хватало способа определить, отличаются ли раковые клетки от нормальных по механическим свойствам», — сказал Рао.
Используя один из ключевых инструментов нанотехнологий — Атомно-силовой микроскоп (Atomic Force Microscope, AFM) — команда измерила мягкость клеток. По словам Джеймса Гимзевски, также старшего автора исследования, AFM использует крошечное острое жало на пружинке, чтобы надавить на поверхность клетки и определить степень ее мягкости.
«Это как попытка измерить мягкость помидора с помощью молотка. Мы "прощупываем" клетки и количественно измеряем их мягкость», — пояснил Гимзевски.
После "зондирования" клетки AFM присваивает значение, отражающее ее мягкость на основе встреченного сопротивления. Команда обнаружила, что раковые клетки были значительно мягче нормальных, причем их мягкость была схожей с небольшими вариациями. Значения мягкости для двух групп вообще не пересекались, что делает диагностику с помощью этого наномеханического измерения более простой и точной.
«Метастатические раковые клетки были чрезвычайно мягкими и легко отличимыми от нормальных, несмотря на внешнее сходство. А мы смотрим на живые клетки, взятые у пациентов, что делает это открытие уникальным», — сказала аспирант Сара Кросс.
Кельвин Квейт из Стэнфорда, соизобретатель AFM, отметил, что это исследование прокладывает новый путь: «Эта работа первая, которая напрямую показывает взаимосвязь между наномеханическими свойствами и физиологической функцией в клинических образцах пациентов с подозрением на рак».
Эксперт по раку груди Сьюзан Лав сказала, что результаты «открывают новую эру для функциональной диагностики опухолевых клеток».
В дальнейшем исследователи планируют изучить, можно ли использовать наномеханический анализ для персонализации лечения на основе характеристик раковых клеток конкретного пациента. Если бы можно было заранее протестировать клетки, потенциально можно было бы применять терапии, которые делают клетки жестче, затрудняя их распространение по организму.
Источник: University of California - Los Angeles