Microchip rivela come le cellule tumorali transizione all'invasione

Aprile 20, 2016 Admin Salute 0 6
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Utilizzando un dispositivo microengineered che agisce come un percorso ad ostacoli per le cellule, i ricercatori hanno gettato nuova luce su una metamorfosi cellulare pensato di giocare un ruolo nella invasione delle cellule tumorali in tutto il corpo.

La transizione epitelio-mesenchimale (EMT) è un processo in cui le cellule epiteliali, che tendono a stare insieme all'interno di un tessuto, si trasformano in cellule mesenchimali, che possono disperdere e migrare singolarmente. EMT è un processo utile per lo sviluppo di embrioni, consentendo alle cellule di viaggiare in tutta l'embrione e stabilire tessuti specializzati. Ma recentemente è stato suggerito che EMT potrebbe anche svolgere un ruolo nella metastasi del cancro, che permette alle cellule tumorali di sfuggire dalle masse tumorali e colonizzare organi distanti.




Per questo studio, pubblicato sulla rivista Nature Materials, i ricercatori sono stati in grado di cellule tumorali immagine che avevano subito EMT come hanno migrato attraverso un dispositivo che imita il tessuto circostante un tumore.

"Le persone sono veramente interessati a come funziona EMT e come potrebbe essere associato con la diffusione del tumore, ma nessuno è stato in grado di vedere come accade," ha detto l'autore Ian Y. Wong, professore assistente presso la Scuola di Ingegneria Brown e il Centro per Ingegneria Biomedica, che ha eseguito la ricerca come borsista post-dottorato presso il Massachusetts General Hospital. "Siamo stati in grado di immagine queste cellule in un sistema biomimetica e misurare attentamente come si muovono."

Gli esperimenti hanno dimostrato che le cellule visualizzate due modi di movimento. La maggioranza plod lungo insieme in un gruppo collettivamente avanzamento, mentre alcune cellule si staccano dal fronte, coprendo grandi distanze più rapidamente.

"Nel contesto della migrazione delle cellule, EMT aggiornamenti cellule tumorali di un modello di economia di una veloce auto sportiva", ha detto Wong. "La nostra tecnologia ci ha permesso di tracciare il movimento di migliaia di 'auto' simultaneamente, rivelando che le auto sportive molti rimanere bloccati nel traffico con le automobili, ma che alcune auto sportive scoppiano di traffico e si fanno strada in maniera aggressiva per luoghi distanti. "

Armati di una comprensione di come le cellule tumorali migrano EMT, i ricercatori sperano di poter utilizzare lo stesso dispositivo per la prova preliminare di farmaci volti a inibire la migrazione. L'opera fa parte di un più ampio sforzo per comprendere le basi di metastasi del cancro, che è responsabile per nove su 10 decessi correlati al cancro.

Le cellule tumorali in movimento

Time-lapse microfotografia mostra una porzione delle cellule tumorali rendendo più rapido progresso attraverso il percorso ad ostacoli cellulare. I ricercatori sono rimasti sorpresi di osservare che le cellule residue con il gruppo ha iniziato ritorno ad un tipo di cellula meno invasiva.

'Percorso ad ostacoli per le cellule'

Per ottenere questa nuova visione di come le cellule tumorali si muovono, i ricercatori microelettronica tecniche a modello le caratteristiche miniaturizzati lavorazione su wafer di silicio in prestito, che sono stati poi replicati in plastica gommosa chiamati PDMS. Il dispositivo è costituito da una piastrina, circa mezzo millimetro quadrato, coperto in una serie di pilastri microscopici. I pilastri, ciascuno di circa 10 micrometri di diametro e distanziati di circa 10 micrometri a parte, lasciano spazio appena sufficiente per le celle a tessere la loro strada attraverso. Utilizzando microscopi e fotografia time-lapse, i ricercatori possono vedere le cellule mentre viaggiano attraverso la piastra.

"Si tratta fondamentalmente di un percorso ad ostacoli per le cellule", ha detto Wong. "Siamo in grado di tenere traccia delle singole cellule, e perché le dimensioni e la spaziatura di questi pilastri è altamente controllato, possiamo cominciare a fare analisi statistiche e classificare tali cellule in base a come si muovono."

Per i loro esperimenti, i ricercatori hanno iniziato con una linea di cellule tumorali benigne che erano epiteliale, come identificato da proteine ​​specifiche che esprimono. Hanno poi applicato una sostanza chimica che ha indotto le cellule a diventare maligne e mesenchimali. La transizione è stata confermata da cerchi proteine ​​associate con il tipo cellulare mesenchimali. Una volta che tutte le cellule erano convertiti, essi sono stati liberati sul percorso ad ostacoli.

Lo studio ha dimostrato che circa il 84 per cento delle cellule soggiornò insieme e lentamente avanzato attraverso la piastra. L'altro 16 per cento ha accelerato la parte anteriore e rapidamente ha reso tutto il senso attraverso il dispositivo. Con sorpresa dei ricercatori, hanno scoperto che le cellule che hanno soggiornato con il gruppo ha iniziato a esprimere ancora una volta le proteine ​​epiteliali, indicando che avevano ritornato di nuovo al tipo di cellule epiteliali.

"E 'stato un risultato notevole", ha detto Wong. "Sulla base di questi risultati, una strategia terapeutica interessante potrebbe essere quello di sviluppare farmaci che degradano auto sportive mesenchimali tornare a modelli di economia epiteliali per tenerli bloccati nel traffico, piuttosto che aggressivamente invadere i tessuti circostanti."

Per quanto riguarda la tecnologia che ha reso possibile questi risultati, i ricercatori sono fiduciosi che possa essere utilizzato per ulteriori ricerche e test anti-droga.

"Prevediamo che questa tecnologia sarà ampiamente applicabile per test preclinici di farmaci anti-migrazione nei confronti di molte linee cellulari di cancro o di campioni di pazienti diversi," ha dichiarato Wong.

Altri autori sulla carta sono Elisabeth A. Wong (nessuna parentela), ora uno studente di medicina presso la Scuola Alpert Medical della Brown University, così come Sarah Javaid, Sinem Perk, Daniel A. Haber, Mehmet Toner, e Daniel Irimia del Massachusetts General Hospital. Il lavoro è stato supportato dal Damon Runyon Cancer Research Foundation (DRG-2065-10), l'Howard Hughes Medical Institute e il National Institute of Health sotto (CA129933, EB002503, CA135601, GM092804).

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