Krooninen sairaus

tiivistelmä

mekaaniset ominaisuudet solut on tunnustettu biomarkkerina solun tukirangan organisaation. Koska kemialliset käsittelyt johtaa solun tukirangan uudelleenjärjestelyjä siten, muutoksia solujen mekaaniset ominaisuudet, tutkii solujen mekaaninen ominaisuus vaihtelut tarjoaa oivaltava tietoa vaikutuksista kemiallisten käsittelyjen syöpäsoluihin. Tässä tutkimuksessa vaikutuksia kahdeksan eri syöpälääkkeiden mekaanisiin ominaisuuksiin ihmisen eturauhassyövän solu (PC-3) tutkitaan käyttäen äskettäin kehitetty ohjaus-pohjainen nanoindentation mittaus (CNM) pöytäkirja atomivoimamikroskooppi (AFM). CNM protokolla ratkaisee rajat muiden menetelmiä in-neste-nanoindentation mittaus elävien solujen AFM, erityisesti mekaanisten ominaisuuksien mittaamiseksi elävien solujen. Youngin moduuli PC-3-soluja käsiteltiin kahdeksan lääkkeet mitattiin vaihtelevan voiman Lastaus kolmen suuruusluokan, ja verrattiin arvoihin, valvonnan. Tulokset osoittivat, että Youngin moduuli PC-3-solujen määrä nousi olennaisesti kahdeksan huumeiden testattu, ja tuli paljon voimakkaampia kuin voima kuormitus nousi. Lisäksi kaksi erillistä suuntauksia ilmaisi selvästi, missä alle hoitoon Disulfiraami, paklitakseli, ja MK-2206, eksponentti kerroin taajuus- moduuli toiminto pysyi lähes ennallaan, kun taas Celebrex, BAY, Totamine, TPA, ja Vaproic happo, eksponentiaalinen nopeus kohosi huomattavasti.

Citation: Ren J, Huang H, Liu Y, Zheng X, Zou Q (2015) atomivoimamikroskooppi tutkimus paljasti kaksi mekanismia, että vaikutus syöpälääkkeiden on Hinta riippuva Youngin ihmisen syöpäsolujen. PLoS ONE 10 (5): e0126107. doi: 10,1371 /journal.pone.0126107

Academic Editor: Etienne Dague, LAAS-CNRS, FRANCE

vastaanotettu: 03 lokakuu 2014; Hyväksytty: 30 maaliskuu 2015; Julkaistu: 01 toukokuu 2015

Copyright: © 2015 Ren et ai. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään

Data Saatavuus: kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperi.

Rahoitus: Tätä työtä tukivat NSF URA palkinnon myöntämistä CMMI-1066055 (https://www.nsf.gov/awardsearch/showAward?AWD_ID=1066055) ja IDBR avustus (DBI- 1353890) (https://www.nsf.gov/awards/award_visualization_noscript.jsp?org=CMMI®ion=US-NJ instId=0026294000).

Competing edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

mekaaniset ominaisuudet elävien solujen tiedetään liittyvän läheisesti solujen kasvuvaiheessa ja toiminnallisuutta. Muutokset mekaaniset ominaisuudet on kirjattu indikaattorina patologisten muutoksia solujen [1-3] ja näin, voi toimia biomarkkeri solun fenotyyppisiä tapahtumia, esimerkiksi niitä, jotka liittyvät soluadheesiota ja solun tukirangan organisaation [4-6]. Erityisesti vastauksena ympäristö- ja /tai mekaaninen kunto muunnelmia, solun tukirangan läpi dynaaminen uudelleenjärjestelyt, joka vastineeksi, edelleen aiheuttaa muutoksia solujen mekaaniset ominaisuudet [7]. Siksi tutkimukset mekaaniset ominaisuudet solujen edistää parempaa ymmärtämistä solujen vasteita kemiallisella käsittelyllä, mukaan lukien lääkehoitojen syöpäsoluja. On raportoitu, että sairaudet, kuten syövät muuta mekaanisia ominaisuuksia solujen [1, 8, 9], ja käänteisesti, muunnelmia mekaaniset ominaisuudet syöpäsolun aiheuttama syöpälääkkeiden voidaan käyttää tehon arvioimiseksi näiden kemikaalien [10 , 11]. Tutkimukset mekaanisten ominaisuuksien syöpäsolujen voi edelleen auttaa purkaa fyysinen mekanismeja syövän kehittymisessä, etenemisen ja etäpesäkkeiden. Siksi tutkimus solujen mekaaniset ominaisuudet tulee välttämätön ja kriittinen komponentti kehittää uusia strategioita syövän ehkäisyyn ja diagnosointiin.

Atomivoimamikroskooppi (AFM) on tullut tehokas työkalu tutkia mekaanisten ominaisuuksien yksittäinen elävien solujen koska sen ainutlaatuinen kyky soveltamisessa voimassa ärsykkeitä ja sitten mittaamalla vaste tiettyihin paikkoihin fysiologisesti ympäristö, jossa piconewton voima ja nanometrin paikkatietojen päätöslauselmissa [8, 12]. Erityisesti AFM on käytetty tutkimaan kehitystä solun mekaaniset ominaisuudet aiheuttavat solun poikkeavuuksia (esim syövät) ja kemiallisten hoitojen syöpäsolut [7, 8]. Esimerkiksi, on havaittu, että Youngin moduuli syöpä ihmisen epiteelisolujen yleensä olennaisesti pienempi kuin tavanomaisen niitä [3], Youngin moduulin rintasyövän solujen kasvaa monotonisesti kasvu voima kuorman nopeuden [8], ja jälkeen F-aktiini-häiritseviä lääkehoitoa, keskimääräinen kimmomoduuli fibroblastisolujen väheni selvästi [10]. Nämä tutkimukset [3, 8, 10] ovat rajoittuneet mittaamaan staattista solujen mekaaniseen käyttäytymiseen matalilla alueilla (voimalla kuormitusa alle 5 Hz) ja pieni voima amplitudit (alle 2 nN). Dynaaminen mekaaninen käyttäytymistä syöpäsolujen korkeampi taajuus alueilla, ja vaikutukset kemiallisen käsittelyn taajuudesta riippuva viskoelastisia käyttäytymistä syöpäsolut ovat suurelta osin tuntemattomia. Koska kemialliset käsittelyt johtavat dynaaminen uudelleenjärjestelyt solun tukirangan, ja siten, dynaaminen kehitys mekaanisten ominaisuuksien soluihin [7, 10], kehittyminen dynaamisen mekaanisen käyttäytymisen syöpäsolujen antaa hyödyllinen tietoja syöpälääkkeen kehittäminen.

Studies taajuus-riippuvainen biomekaaninen ominaisuudet elävien solujen on rajoittanut kykyä nykyisen AFM mekaanisen mittausmenetelmiä. Erityisesti raja syntyy paljolti nykyisen menetelmän painaumakestävyyden mittaus AFM, vähentämällä ulokkeen taipuma ulokkeen pohja uppouma [8, 13]. Merkittäviä virheitä ja epävarmuustekijät indusoituu painuman mitattuna anturin kiihtyvyys (suhteessa kiinteän ulokkeen päässä kiinnitetty pietsosähköiseen skanneri) jätetään huomiotta, ja alustava yhteyspiste on pitkälti epävarma [8, 13-15]. Erityisesti koetin kiihtyvyys vaikutus on merkittävä ja kasvaa huomattavasti, kun mittaus taajuuden kasvaessa. Vaikka voima-modulointimenetelmää on käytetty mittaamaan taajuus riippuva viskoelastisuuden elävien solujen [16, 17], suurentamalla sinimuotoinen värähtely kuormaan /purkaa voima profiilia tasaisella nopeudella, koetin kiihtyvyys vaikutus on täysin huomiotta, ja suuria epävarmuuksia olemassa sisennys mitattuna suhteellisen korkea taajuusalue [14, 18]. Lisäksi tällainen lähestymistapa on rajoittaa lisäksi melko pieni amplitudi dynaaminen kohdistuva voima (kymmeniä PECO newtonin) levitetään-taas kuulustella erilaisia ​​biologisia vasteita solussa, heräte voima paljon suurempi amplitudi on sovellettava, koska mekaaniset ominaisuudet elävien solujen ovat amplitudi riippuvainen [19, 20]. Lopuksi voima modulaatio menetelmä vaatii oscillatory voima tulee toistuvasti sovellettava samaan paikalla kunkin valitun mittaus määrä mitatulla taajuusalueella. Kuitenkin elävien solujen tällainen menettely on haitallista, koska toistuvia, samaa sijainti voima rasituksessa pyrkii muuttamaan muotoaan ja jopa vahingoittaa solukalvoa. Ehdotettiin myös tutkia mekaanisten ominaisuuksien elävien solujen mittaamalla tehollinen jäykkyys käyttäen magneettisen voiman modulaatio tekniikkaa AFM [15]. Tällainen menetelmä on kuitenkin edellyttää paitsi lisänäyte /laitteiden valmistelut (esim käyttö koti-rakennettu alumiinista pidin tyhjiö rasvalla asentaa näyte), mutta ei myöskään määritellä solun jäykkyys (eli Youngin moduuli) suoraan [15] -Quantification Youngin moduuli vaatii tarkan mittauksen sisennystä. Koska voima ärsykkeitä sovellettu ja vastaavat sisennyksen syntyy toimivat vastaavasti tulo ja lähtö ulokkeen koetin-näyte vuorovaikutuksen malli, virhe painuman mittauksessa johtaa suoraan että mekaaninen ominaisuus määrällisesti-riippumatta anturin näytteen vuorovaikutuksen palveluksessa . Näin ollen on tärkeää mitata tarkasti syvennys mekaanisen tutkimuksissa elävien solujen.

Tässä tutkimuksessa vaikutusta syövän vastaisten kemiallisten yhdisteiden dynaamiset mekaaniset ominaisuudet ihmisen eturauhassyövän solu (PC-3) on tutkittu käyttämällä äskettäin kehitetty ohjaus-pohjainen nanoindentation mittaus (CNM) protokollaa [14]. Kahdeksaan lääkkeet, kuten Disulfiraami (DSF), paklitakseli (Taxol), tomatiini, BAY 11-7082 (BAY), vaproic happo (VPA), 12-O-tetradekanoyyliforboli-13-asetaatti (TPA), selekoksibi, ja MK-2206 (MK) testataan. Vaikka tutkimukset ovat osoittaneet syöpää ehkäisevistä vaikutuksista näiden lääkkeiden, esimerkiksi, proteasomin esto ja apoptoosin prosessi rintasyövän solujen aiheuttama DSF-tunnettu lääke alkoholismin hoitoon [21], kokeellista tutkimukset näiden kemiallisten yhdisteiden syöpälääkkeiden ovat käynnissä , ja monet kysymykset jäävät ilman vastausta. Siksi tutkimalla dynaaminen mekaaninen ominaisuus muutosten PC-3-solujen hoitaa näitä kahdeksaa lääkkeet voivat tarjota oivaltava vastauksia syövän vastaisen toiminnan näitä kemiallisia yhdisteitä.

CNM protokolla [14] voitetaan rajoitukset Nykyisten menetelmien in-neste sisennys mittaus pehmeä näytteitä AFM. Vuoteen CNM protokollaa, syvennys on elävien solujen mitataan seuraamalla

saman

herätteen voima profiili (eli sama konsoli taipuma) sekä elävien solujen ja kova viite, ja sitten määrällisesti takia siirtymään ero ulokkeen kiinteä pää näissä kahdessa näytteessä. Tärkein etu CNM protokolla on, että käyttämällä kovaa viite ja kriittisemmin, Tarkkaan sama voima profiilin molemmissa näytteissä, hallitseva haittavaikutus ulokkeen kiihtyvyyden poistetaan kokonaan ilman tarvetta parametrin kalibrointia [14, 18 ]. Lisäksi hydrodynaaminen voima vaikutus vähenee olennaisesti, erityisesti suurilla voima kuormituksella hinnat (esim vähentää yli 50%, kun voima kuormitus on korkeampi kuin 100 Hz). Tässä tutkimuksessa riippuva Youngin PC-3-solut kvantifioitiin käyttämällä CNM protokollaa vaihtelemalla kuormaa /purkaa nopeus herätteen voima yli kolme kertaluokkaa 0,2 Hz 100 Hz, jossa mitatun painuman amplitudi yli 2 tilauksia suurempi kuin värähtelevän amplitudi [16].

Materiaalit ja menetelmät

Soluviljely ja käsittely

PC-3-solut saatiin American Type Culture Collection (ATCC , Rockville, MD, USA), ja niitä kasvatettiin RPMI-1640-viljelyalustaan, joka sisälsi 10% FBS: ää, joka oli täydennetty penisilliinillä (100 yksikköä /ml) -streptomycin (100

μ

g /ml) ja L-glutamiinia (300

μ

g /ml). Soluja viljeltiin 37 ° C: ssa, 5% CO

2-inkubaattorissa ja siirrostettiin kahdesti viikossa. Mukautumaan AFM mittaukset, PC-3-soluja ympättiin tiheydellä 2,0 x 10

4 solua /ml 60 mm: n kudosviljelymaljoilla (5 ml /malja), ja inkuboitiin 24 hpurs. Sitten solut kuhunkin maljaan käsiteltiin sitten liuottimella DMSO (2

μ

l /ml) tai kunkin kahdeksan huumeiden liuotetaan DMSO 24 tuntia ennen AFM mittauksia.

MTT määritys

PC-3-soluja ympättiin tiheydellä 2,0 x 10

4 solua /ml alustaa 96-kuoppaisille levyille (0,2 ml /kuoppa) ja inkuboitiin 24 tuntia. Solut käsiteltiin sitten eri syöpälääkkeiden kanssa 72 tuntia. Hoidon jälkeen, 200

μ

l 3- [4,5-dimetyylitiatsol-2-yyli] -2,5-difenyyli tetrazoliumbromide (5 mg /ml PBS: ssä) lisättiin kuhunkin levyn kuoppaan ja inkuboitiin 2 h. Varovaisen poiston jälkeen väliaineen, 0,1 ml: ssa DMSO, lisättiin kuhunkin kuoppaan. Absorbanssi rekisteröitiin mikrolevylukijalla 540 nm: ssä. Vaikutus eri syövän vastaisten aineiden solujen elinkykyisyys arvioitiin elinkelpoisuuden prosenttiosuutena verrattuna DMSO-käsiteltyihin soluihin.

Immunofluoresenssi

immunofluoresenssi käytettiin määrittämään

β

– aktiini in PC-3-solut. Lyhyesti, PC-3-soluja ympättiin tiheydellä 2,0 x 10

4 solua /ml alustaa 60 mm: n viljelyastioihin ja niitä inkuboitiin 24 tuntia. Solut käsiteltiin sitten MK tai Celebrex 24 tuntia. Tämän jälkeen solut kiinnitettiin asetonin /metanolin (1: 1) 10 min ajan huoneenlämpötilassa ja inkuboitiin sitten

β

aktiinin vasta-ainetta (sc-47778, Santa Cruz Biotech Inc, Dallas, TX) yön yli 4 ° C: ssa. Seuraavaksi solut pestiin ja niitä inkuboitiin Texas Red konjugoitu vuohen anti-hiiri-vasta-ainetta (115-075-003, Jackson ImmunoRsearch Lab Inc., West Grove, PA) 60 minuutin ajan huoneenlämpötilassa. Immunofluoresenssivärjäyksen tutkittiin käyttäen fluoresenssimikroskooppia (Nikon Eclipse TE200, Nikon Inc.).

Chemicals

RPMI-1640 kudosviljelyväliainetta, penisilliini-streptomysiiniä, L-glutamiinia ja naudan sikiön seerumia (FBS) hankittiin Gibco (Grand Island, NY). Niistä kahdeksan eri lääkkeet testattiin tässä tutkimuksessa, Disulfiraami (DSF), paklitakseli (Taxol), tomatiini, BAY 11-7082 (BAY), vaproic happo (VPA), ja 12-O-tetradekanoyyliforboli-13-asetaatti (TPA) olivat hankittu Sigma-Aldrich (St. Louis, MO), ja selekoksibi ja MK-2206 (MK) toimitti National Cancer Instituten Repository.

Ohjaus-pohjainen Joustavuus Mittaukset

hiljattain -developed CNM protokolla [14, 18, 22] käytettiin mittaamaan nopeuden riippuvaa Youngin ja taajuus riippuvaisen kompleksisessa moduulissa EA.hy926 soluja. Keskeinen kysymys on mitata syvennys elävien solujen tarkasti, varsinkin aikana langallinen ja /tai laajakaista nanomekaanisen mittauksia. Analyysin perusteella ulokkeen dynamiikan aikana nanoindentation Mittauksen CNM protokolla saa syvennys elävien solujen, Δ

z

(

t

), koska ero uppouma ulokkeen pohja (eli kiinteän ulokkeen päässä) solun,

z

bs

(

t

), ja että kovalle vertailunäyte (esim pii näyte),

z

bh

(

t

) [14], (1) B

edellä sisennys kvantifiointi edellyttää, että

saman

herätteen voima profiili (eli sama konsoli taipuma liikeradan) seurataan tarkasti molemmat näytteet. Lukijat viitataan Ref. [16] yksityiskohtia CNM protokollan.

varmistamiseksi tarkkuusseurantajärjestelmät saman herätteen voima profiili sekä elävien solujen ja kova viittaus, CNM protokolla hyödyntää iteratiivisia oppimisen ohjaus tekniikoita, esimerkiksi mallintaminen vapaa inversio-pohjainen iteratiivista oppimista ohjaus (MIIC) tekniikka [23]. Erityisesti, ohjaustulon sovelletaan ajaa AFM

z

akselin pietsosähköinen toimilaite on saatu iteraatio seuraavasti: (2), jossa

jω

”tarkoittaa Fourier-muunnos.

d

d

(⋅) on haluttu ulokkeen taipuma,

α

on vakio, ja

u

k

(⋅) ja

d

k

(⋅) ovat nykyisen tulojännite AFM piezo toimilaite ja ulokkeen taipuma

k

th

iteraation, tässä järjestyksessä. Ohjaustuloon

u

k

(

t

) saadaan ottamalla Fourier tulo- ja lähtösignaalien ja soveltamalla MIIC algoritmia Eq 2, ja sitten käänteinen Fourier-muunnos sen jälkeen. MIIC algoritmi on myös käytetty saamaan nopean laajakaistan nanomekaanisen mittaus polymeereihin ilmassa äskettäin [24, 25].

Atomivoimamikroskooppi

Youngin moduuli PC-3-solut mitattiin soluviljelyväliaineesta käyttämällä Dimension Icon AFM (Bruker, Santa Barbara, CA) varustettu nestettä solun. Pehmeä ulokkeen (MLCT-C, Bruker, USA) nimellinen jousivakio 0,01 N /m valittiin mittauksiin. Koetin säde 28 nm ja ulokkeen jousivakio 0,012 N /m kalibroitiin vastaavasti kuvaamalla kärki-säteen kalibrointi näyte (PA-01, Mikromasch, NanoAndMore USA Corp.) ja termisen viritys. Silicon näyte valittiin kovan Vertailunäytteen. Sekä solut ja ulokkeet termisesti tasapainotettiin ~ 37 ° C: ssa 40-60 minuuttia ennen kaikki mittaukset minimoimiseksi ulokkeen ajautuu. Kaikki ohjaus ja anturin signaalit /ja AFM järjestelmä hankittiin tiedonkeruujärjestelmän (NI PCI-6259, National Instruments Corporation, Austin, TX) alle Matlab XPC-kohde (MathWorks, Natick, MA) ympäristö .

kolmio ajaa jännite on vakio lastata ja purkaa nopeudella (kuten käytetty tavallista voimassa matkan käyrä mittaus) levitettiin

z

-akselin piezo toimilaitetta AFM järjestelmän, ja seuraavat yhdeksän kuorman hinnat yli kolme kertaluokkaa sovellettiin: 0,2 Hz, 0,5 Hz, 1 Hz, 5 Hz, 10 Hz, 20 Hz, 50 Hz, ja 100 Hz. Amplitudi ohjausjännitelähteen pidettiin sama kaikille yllä kuormituksen hinnat, jolloin samassa ulokkeen pohja siirtymä 250 nm (kuten edellä kuormituksen hinnat, dynamiikkaa ei

z

akselilla pietsosähköinen toimilaite eikä ulokkeen valaisin mekanismi viritettiin [18]). Minimoimiseksi solukalvon vaurioita, kolmio ajaa haettiin vain yhden ajanjakson, jolloin voima kuormitus oli alhaisempi kuin 50 Hz ja kaksi jaksoa suuremmilla kuormitus hinnat. Asema tulot sovellettiin peräkkäin matalasta korkeaan kuormituksen hinnat, erotettu asunnon aika 3 min keskenään nopeutta, jotta solu täysin toipunut edellisen voima ärsykkeisiin. Jokaisen kuormitusa, magnetointi voima (eli uloke taipuma) on elävien solujen mitattiin ja pidetty haluttu virityksen voima profiilin, ja MIIC algoritmia sovellettiin voimassa matkan käyrä mittaus Vertailunäytteen varmistamaan tarkkuusseurantajärjestelmät halutun voiman profiilin (RMS-tracking error pidettiin alle 1,5%).

vaikutuksen tutkimiseksi kunkin lääkkeen Youngin PC-3-solut, mittaukset tehtiin vastaava ohjaus ensimmäinen , sitten käsiteltyjen solujen. Kunkin lääkkeen, nämä mittaukset toistettiin viidellä eri soluissa sekä valvontaa ja huumeiden käsitellään niitä.

Hinta-riippuvainen kimmokerroin Kvantifiointi

Jokaisessa voima kuorma korko, kimmomoduuli kenno mittaamaan pallomainen Hertzian kosketuksiin malli yhdessä mitatun koetin-näytteen vuorovaikutus voimaa ja sisennykset [12], (3) missä

R

on koetin säde, ja

E

ja

ν

ovat kimmomoduuli ja Poissonin suhde elävien solujen (

ν

= 0,5 [7, 12]), tässä järjestyksessä. Koetin-näyte vuorovaikutus voima määrällisesti

F

z

=

k

c

d

s

(jossa ulokkeen jousivakio (

k

c

)) [12]. Toteamme, että muut Hertizan painuman kosketuksiin mallia, kuten kartiomainen malli [12] voidaan käyttää. Pallomainen kontakti malli valitaan tässä työssä painuman syvyydet syntyy eivät olleet merkittävästi suurempia (yli 10 kertaa) kuin mutta yleensä verrattavissa koetin säde [26, 27].

Tulokset ja keskustelu

voima (eli uloke taipuma) aikaprofiili kuorman hinnat 0,2 Hz ja 50 Hz: n TPA käsitelty PC-3-solut ajan korkeina annoksina (20

μ

M) on esitetty kuvassa 1 esimerkkinä-voima-aika tontit pieni annos ja /tai muiden lääkkeiden osoitti samanlaista suuntausta. Voimaa sisennys käyrät mitattuna samasta käsittelyä lainkaan yhdeksän kuorman hinnat näkyvät kuvassa 2 kaikki yhdeksän kuorman hinnat (voima-sisennys käyrät muita mittauksia ei esitetty pelastaa sapce). Youngin moduuli ohjaus (eli käsittelemättömän) ja lääkkeellä käsiteltyjen PC-3-soluja verrattuna kuvioissa 3-5 kahdeksan testattujen lääkkeiden, vastaavasti, jossa Youngin moduuli vs. voima kuorman määrä on piirretty logaritmisella asteikolla, ja käyrä istuva datan seuraaviin potenssilain on myös esitetty, (4) missä

E

0 on valta lain vakio-elastisuus skaalauskerroin solujen, ja

α

on potenssilain eksponentti, joka vangitsee viskositeetti solukalvon [13, 28]. Lisäksi

E

0 ja

α

sovitetun Youngin vs. taajuus käyrä verrataan myös kuvassa 6 kahdeksan huumeiden testattu ohjaus- ja käsitelty PC-3 soluja sekä matalan ja suurina annoksina.

kokeilun tulokset osoittivat, että viskoelastisen käyttäytymisen PC-3-solut olivat hyvin jää tässä työssä. Kuten kuviossa 1 (b), koetin kiihtyvyys vaikutus voima-sisennys lentoradan lausuttiin ja tarpeen voida huomioida sisennys kvantifiointiin, ja samoista ajetaan amplitudi, syvennys tuotettu laski monotonisesti kasvu voima kuorman hinnat (katso kuvio 2), mikä viskoelastisuuden luonne solukalvon [8, 12]. Sisennys luotu PC-3-solut olivat 80 nm: sta 230 nm kaikkien kahdeksan testattujen lääkkeiden (kaikki testatut annokset). Kuten

z

akselin ajettu ajettu amplitudi pidettiin samana 250 nm: ssä, tällainen vaihtelu sisennyksen täsmälleen heijastuu viskoelastisuuden solujen ja lääkkeen vaikutuksia siihen, vastaavasti.

Mitattu Youngin moduuli vs. taajuus suhteessa seuraa, melko hyvin, potenssilaki-laajalti havaitun universaali viskoelastisia käyttäytymistä elävän ihmisen solujen [13, 28, 29]. Vaihtelut kimmoisuuden skaalaustekijän

E

0 ja potenssilaki eksponentti

α

olivat pieniä joukossa kaikki tarkastukset-standardin poikkeama 5,8% ja 4,2%, tässä järjestyksessä ( katso kuva 6), vastaavasti. Tällainen pieni vaihtelu

E

0 ja

α

siksi voidaan toimi perustason tutkimaan vaikutuksia yhdeksän testattu huumeiden mekaanisiin ominaisuuksiin PC- 3-soluissa. Lisäksi valikoima potenssilaki eksponentti

α

suostuu hyvin esitetyllä alueella (0,1-0,3) elävien solujen kirjallisuudessa [29].

Kuten kuvioissa 3-5, kaikki lääkkeellä käsiteltyjen solujen esitetty paljon suurempi kimmomoduuli, ja mitä suurempi lääkeannos oli, sitä suurempi kasvu Youngin moduuli oli. Kuten Youngin moduuli muutos soluissa, jotka liittyvät suoraan remodeling tukirankaproteiinin rakenteen [4, 5, 10], yksi mahdollinen selitys moduulin nousu voi olla yhdistäminen aktiinisäikeiden mukaisesti lääkkeen vaikutuksia, koska on osoitettu, että yhdistämällä aktiinisäikeiden johtaa selvä kasvu keskimääräinen kimmomoduuli solujen [10].

nopea vertailu kuvioiden 3-5 paljasti kaksi suurta trendit voisi olla kahdeksan koelääkkeiden vaikutuksia Youngin moduuli: alle vaikutusta DSF, MK, ja taksolin, Youngin moduuli PC-3-solujen lisääntynyt ilman merkittäviä muutoksia taajuus-riippuvuus, eli joustavuus skaalauskerroin

E

0 kasvoi merkittävästi (by 55%: sta 78%), kun taas potenssilaki eksponentti

α

pysyivät lähes ennallaan (katso Eq 4) -For nämä lääkkeet vaihtelu

α

oli vain noin 6%: sta 14%. Kun taas vaikutuksesta Celebrex, BAY, Totamine, TPA, ja VPA, taajuus-riippuvuus kohonnut kimmokerroin muuttui merkittävästi, eli

E

0 kasvoi 78% ja 260%, kun taas

α

myös kasvoi 22%: sta 75% (katso kuva 6).

DSF, MK ja Taxol: Kohonnut Youngin moduuli ilman merkittävää muutosta Frequency riippuvuus

DSF, MK, ja taksolin, suhteet ja Youngin moduuli välillä käsitelty PC-3-soluja, ja kontrollina lähes sama rajat kaikki yhdeksän mitattuna taajuudet kussakin hoitoon annos (esitetty lisäys

E

0, katso kuva 3). Tämä merkitsee sitä, että viskositeetti käsiteltyjen solujen ei muuttunut merkittävästi verrattuna kontrolliin niitä arvona

α

ei muuttunut merkittävästi. Voidaan päätellä, että alle hoidossa DSF, MK ja taksolin, solun tukirangan verkon jälleenrakennus voi johtaa yleiseen jäykistyminen kalvon proteiinien rakenteeseen (esim hehkulamppuja lyhentäminen ja paksuuntumista), mutta ei saa aiheuttaa paljon muutosta polymerisaatioaste aktiinisäikeiden solujen sisällä, yleinen syy viskositeetin muutoksen [30, 31].

Vaikka MK, Taxol ja DSF voi olla erillisiä molekyylikohteista ja vaikutusmekanismien samanlainen suuntaus solun kimmokerroin muutos voi selittää samankaltaisuus näiden kolmen huumeiden vaikutuksia solujen mekaaniseen käyttäytymiseen. MK voi inaktivoida Erzin joka toimii linkkereinä välillä solukalvon ja tukirangan [32]. Taxol häiritsee normaalia jakautuminen mikrotubulusten [33], ja DSF estää tubuliinin polymeroitumisen [34]. On kohtuullista olettaa, että häiritsee linkkereitä välillä solukalvon ja solun tukirangan, häiritsevät mikrotubulusten jakautuminen ja estämällä tubuliinin polymerisaatiota voi johtaa solun jäykistyminen muuttamatta viskositeetin.

Kuitenkin Youngin moduuli lisäystä MK ja Taxol käsiteltiin solut oli merkittävämpi (edes pieni annos 2

μ

M) kuin että DSF käsiteltyjä soluja (sama annos). Yksi mahdollinen selitys saattaa olla rauta kelatoivan vaikutuksen DSF. Aikaisemmin tutkimus osoitti, että DSF helpottanut solunsisäisten Cu ottoa [35]. Todettiin, että MK ja Taxol inhiboivat voimakkaasti aktivointi Akt [36, 37], kun taas DSF ei ollut estävää vaikutusta aktivaatioon tämän proteiinin [38]. Inaktivointi Akt voi myötävaikuttaa voimakkaampi vaikutus MK: n ja Taxolin verrattuna DSF. Vaikutus DSF rauta- homeostaasin voi olla toinen mahdollinen selitys heikompi vaikutus DSF (kasvussa Youngs moduuli) kuin MK ja taksolin.

Kohonnut Youngin moduuli Mukana Dramaattinen Frequency-riippuvuus Change

eroavat selvästi edellä mainituista kolmesta huumeita, muut viisi lääkkeet (Celebrex, BAY, Totamine, TPA, ja VPA) taipumus vaikuttaa paitsi kimmoisa, mutta myös viskoosi käyttäytyminen PC-3 solujen sekä elastisuus asteikko tekijä,

E

0 ja potenssilaki eksponentti,

α

, nosti merkittävästi. Tämä ilmiö osoittaa, että solun tukirangan muutoksen takia hoitoon näistä viidestä lääkkeiden koostuu paitsi tukirankansa jäykistyminen vaan myös muuttaa polymerointiasteen, johon voi liittyä suurentunut pitoisuus aktiini monomeerien ja uudelleenjärjestelyn aktiinisäikeiden. Lisäksi on huomattava, että keskihajonta Youngin moduuli PC-3-solut, joita käsiteltiin Näiden viiden lääkkeet ovat suurempia kuin ne, käsiteltiin kolmen muun lääkkeet (DSF, Taxol ja MK). Koska keskihajonta Youngin kaikille ohjaus jää paljon pienempi kaikki kahdeksan huumeita, yksi mahdollinen selitys suurempi poikkeama on, että dynaaminen mekaaninen käyttäytyminen soluja käsiteltiin viiden lääkkeet (Celebrex, BAY, Totamine, TPA, ja VPA) oli aktiivisempi.

tiedettiin, että Celebrex, TPA ja valproiinihapon aiheuttama solujen erilaistumista [39-41]. Koska tutkimukset osoittivat, että solujen erilaistumisen lisäisi solun jäykkyyden [26], kasvaa jäykkyys ja viskositeetti PC-3-solujen käsitelty Celebrex, TPA ja valproiinihapon voi liittyä solujen erilaistumisen. Vaikka BAY11-7082 ja tomatiini ei ole osoitettu aiheuttavan erilaistumista epiteelisoluissa, nämä lääkkeet inhiboivat NF-KB

κ

B [42], ja estämällä NF-KB:

κ

B jotkin solut johti eriytetympää fenotyyppiin [43]. Näin ollen, vaikutukset BAY11-7082 ja tomatiini on jäykkyys ja viskositeetti PC-3-solut voivat liittyä niiden inhibitorinen vaikutus NF-KB

κ

B.

joukossa mittaustulosten muutos Youngin moduulin oli merkittävin on Celebrex käsiteltyjen solujen. Koska Celebrex aiheuttaa menetyksiä filopodia ja lamellipodioihin soluissa, ja muutokset aktiini verkkoon [44], nämä toimet lisäksi sen erilaistumista indusoivan voi johtaa voimakkaampi vaikutus lisäämiseen jäykkyys ja viskositeetti PC-3 verrattuna muihin neljään lääkkeet.

suoritetaan edelleen MTT testin välisen korrelaation tutkimiseksi muutosten mekaanisten ominaisuuksien ja solujen kasvun esto. Kuten on esitetty solun elinkelpoisuutta testitulokset MTT-määritystä kuviossa 6, hoito PC-3-solujen kanssa kahdeksan syöpälääkkeitä vähensi elinkykyisten solujen, erityisesti suurina annoksina, eli vaikutus oli annoksesta riippuvaista. Tällainen vaikutus lääkkeiden (vähentämiseen solujen elinkelpoisuus) korreloivat hyvin niiden vaikutusta muuttamalla solun mekaaniset ominaisuudet paljasti edellä AFM testit, kaikille kahdeksalle eri lääkkeitä tutkitaan. Vaikka edellä AFM tutkimukset selvästi paljasti kaksi erillistä kuviot joukossa kahdeksan eri lääkkeitä muuttamalla mekaaniset ominaisuudet PC-3-soluja (DSF, MK ja Taxol yhtenä ryhmänä, ja Celebrex, Bay, tomatiini, TPA ja Vaproic happoa kuin muut ryhmä), MTT-määritystä ole osoittanut mitään selvää eroa solujen elinkelpoisuuden muutoksia näiden kahden ryhmän. Tämä tulos viittaa siihen, että ehdotettu AFM tutkimukset ovat saattaneet paljasti uusia piirteitä biologisen vasteen syöpäsolujen syöpälääke hoidot, ja siten tarjoten enemmän informaatiota kuin tavanomainen MTT-määrityksellä vastausten PC-3-solujen syöpälääkkeen hoitoon. Yksi mahdollinen selitys on, että muutokset solun tukirangan ja solukalvon voi korreloi kyky syöpäsolujen etäispesäkkeitä. Jatkotutkimuksissa asianmukaiset syöpäsolumetastaasi malli voi auttaa tutkia korrelaatio muutosten mekaanisten ominaisuuksien ja metastaattisen kyvyn syöpäsoluja.

Jotta voitaisiin edelleen tutkia mekanismeja takana kaksi kuvioita paljastui AFM tutkimuksissa immunofluoresenssivärjäyksen of

β

aktiini suoritettiin etsimään oivalluksia eri vasteet PC-3 solujen lääkehoitoon. MK ja Celebrex valittiin edustamaan ensimmäisen ja toisen ryhmän kahdeksan lääkkeiden (kuten paljastui AFM tutkimuksissa), tässä järjestyksessä. Fluoresenssin kuvantamisen Saadut tulokset on esitetty kuvassa 7. Morfologia

β

aktiini immunofluoresenssivärjäyksen oli samanlainen käsitellyissä soluissa MK rinnastettavalle Celebrex. Tämä tulos viittaa siihen, että vaste on PC-3-solujen kahden ryhmän lääkkeet voivat liittyä monimutkaisia ​​mekanismeja lisäksi muutokseen solun aktiini. Lisätutkimukset muuttamista muiden solun tukirangan komponentteja tarvitaan määrittämään taustalla olevia mekanismeja kahdentyyppisiä vastauksena kahteen ryhmään huumeiden testattu.

merkitys edellä tutkimusten alleviivaa, että on tärkeää tunnistaminen uudet tavoitteet kasvun estämiseksi ja aiheuttamaan apoptoosin syöpäsoluissa, joka on tullut tärkeä painopiste uusien sukupolven syöpälääkkeiden. Fyysiset ominaisuudet syöpäsolujen kuten elastisuus ja viskositeetti, joka liittyy muutos solun tukirangan ja solukalvon voi edustaa ainutlaatuista luokka uusia kehityskohde syöpälääkkeiden.