UCLA-biofysici hebben een nieuwe methode ontwikkeld om snel de stijfheid en grootte van een enkele cel te bepalen, wat uiteindelijk zou kunnen leiden tot verbeterde behandelingen voor kanker en andere ziekten.

De methode stelt onderzoekers in staat om gestandaardiseerde metingen te doen aan afzonderlijke cellen, de stijfheid van elke cel bepalen en er een nummer aan toekennen, meestal tussen 10 en 20, 000, in een maateenheid die pascal wordt genoemd. Pascals kunnen worden gebruikt om elk materiaal te kwantificeren, van een cel tot rubber, hout, titaan en diamant.

"Het meten van cellen met ons gekalibreerde instrument is als het meten van de tijd met een gestandaardiseerde klok, " zei senior auteur Amy Rowat, UCLA universitair hoofddocent integratieve biologie en fysiologie. "Onze methode kan worden gebruikt om stijfheidsmetingen van honderden cellen per seconde te verkrijgen."

De methode, genaamd kwantitatieve vervormbaarheid cytometrie, of q-DC, gebruikt een klein apparaat (ongeveer een inch bij twee inch), die is gemaakt van een zachte, flexibel rubber vergelijkbaar met het materiaal dat wordt gebruikt voor contactlenzen; het heeft geïntegreerde circuitchips, zoals die in computers. De onderzoekers gebruiken geldeeltjes die moleculen bevatten die zijn afgeleid van zeewier - met een textuur die lijkt op Jell-O, waarvan ze de stijfheid kennen - om cellen door het apparaat te dwingen. De cellen knijpen door kleine poriën, ongeveer 10 keer kleiner dan de breedte van een enkele mensenhaar. Terwijl de cellen door het apparaat naar beneden stromen, de onderzoekers maken video's met duizenden frames per seconde - meer dan 100 keer sneller dan standaardvideo.

Hoofdauteur, UCLA afgestudeerde student Kendra Nyberg, bouwde het apparaat en heeft er miljarden cellen doorheen geplaatst. Voor dit onderzoek is die is gepubliceerd in Biofysisch tijdschrift , Rowat en Nyberg rapporteerden over borstkankercellen. Kankercellen zijn over het algemeen twee tot vijf keer minder stijf dan normale cellen.

In de toekomst, artsen zouden de methode kunnen gebruiken om een ​​patiënt in de loop van de tijd te volgen om te zien hoe een medicijn de kankercellen van de patiënt beïnvloedt, zei Rowat. Tumorcellen kunnen uit de persoon worden gehaald of uit een biopsie worden genomen en via het apparaat worden geanalyseerd, die Rowat ontwierp.

Het onderzoek zal wetenschappers een nauwkeuriger, gestandaardiseerde methode om kankercellen te onderscheiden van normale cellen. Het zal artsen waarschijnlijk ook in staat stellen om uiteindelijk te voorspellen hoe invasief een kankercel kan zijn, en welke medicijnen het meest effectief zijn in het bestrijden van kanker. De methode zou ook kunnen helpen onthullen welke eiwitten belangrijk zijn bij het reguleren van de invasie van een kankercel - wat nuttig zou kunnen zijn omdat wetenschappers over moleculair biologische hulpmiddelen beschikken om bepaalde eiwitten te blokkeren.

"Door q-DC te gebruiken, we kunnen heel snel beoordelen hoe specifieke medicamenteuze behandelingen de fysieke eigenschappen van afzonderlijke cellen beïnvloeden, zoals vorm, grootte en stijfheid, en bereiken gekalibreerd, kwantitatieve metingen, " zei Rowat, een lid van het Jonsson Comprehensive Cancer Center van de UCLA.

De onderzoekers breiden de methode nu uit om deze ook toe te passen op andere soorten kankercellen. Ze willen beter begrijpen wat de relatie is tussen de fysieke eigenschappen van een kankercel en hoe gemakkelijk kankercellen zich door het lichaam kunnen verspreiden. Rowats hypothese is dat eigenschappen als stijfheid, celgrootte en het vermogen van een cel om van vorm te veranderen zijn belangrijk om kankercellen in staat te stellen te manoeuvreren.

Rowat en Nyberg kunnen ook andere soorten cellen meten, zoals sikkelcellen en rode bloedcellen (die veranderen bij diabetes).

Rowat en collega's meldden in Wetenschappelijke rapporten in 2015 een screeningmethode genaamd parallelle microfiltratie die informatie over de fysieke eigenschappen van een cel gebruikt om veel verschillende soorten kankercellen te classificeren.