Met behulp van ovariële oppervlakte-epitheelcellen van muizen, onderzoekers van Virginia Tech hebben bevindingen vrijgegeven van een onderzoek waarvan zij denken dat het zal helpen bij de beoordeling van het risico op kanker, kanker diagnose, en behandelingsefficiëntie in een technisch tijdschrift: nanogeneeskunde .

Door de visco-elastische eigenschappen van de eierstokcellen van muizen te bestuderen, ze waren in staat om verschillen te identificeren tussen vroege stadia van eierstokkanker en meer geavanceerde en agressieve fenotypes.

Hun studies toonden aan dat de eierstokcellen van een muis stijver en stroperiger zijn als ze goedaardig zijn. Toename van celvervorming "correleert direct met de progressie van een niet-tumor goedaardige cel naar een kwaadaardige cel die tumoren en metastasen bij muizen kan produceren, " zei Masoud Agah, directeur van Virginia Tech's Microelectromechanical Systems (MEMS) Laboratory en de hoofdonderzoeker van het onderzoek.

Hun bevindingen komen overeen met een studie van de Universiteit van Californië in Los Angeles waarin long-, borst, en uitgezaaide alvleeskliercellen zijn 70 procent zachter dan goedaardige cellen.

De bevindingen ondersteunen ook eerdere rapporten van de Agah-groep over elastische eigenschappen van borstcellijnen.

Agah werkte samen met Eva Schmelz van Virginia Tech's Department of Human Nutrition, voedingsmiddelen, en Oefening, Chris Roberts van het Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, en Alperen N. Ketene, een afgestudeerde student werktuigbouwkunde, op dit werk ondersteund door de National Science Foundation en Virginia Tech's Institute for Critical Technology and Applied Science.

Ze behoren tot een aantal onderzoekers die proberen de associatie te ontcijferen van moleculaire en mechanische gebeurtenissen die leiden tot kanker en de progressie ervan. Omdat ze succesvol zijn, artsen zullen betere diagnostische en behandelingsbeslissingen kunnen nemen, niet alleen op basis van de genetische vingerafdruk van een individu, maar ook op een biomechanische handtekening.

Echter, omdat kanker meerdere oorzaken heeft, verschillende niveaus van ernst, en een breed scala aan individuele reacties op dezelfde behandelingen, het onderzoek naar de progressie van kanker was een uitdaging.

Een keerpunt in het onderzoek is de recente vooruitgang in nanotechnologie, gecombineerd met techniek en geneeskunde. Agah en zijn collega's hebben nu het cruciale vermogen om het elastische of rekbare vermogen van cellen te bestuderen, evenals hun vermogen om aan andere cellen te kleven. Deze studies over de biomechanica van de cel, gekoppeld aan de structuur van een cel "zijn cruciaal voor de ontwikkeling van ziektebehandelende geneesmiddelen en detectiemethoden, ' zei Aga.

Met behulp van een atoomkrachtmicroscoop (AFM), een relatief nieuwe uitvinding volgens onderzoeksnormen, ze zijn in staat om de celstructuur tot op nanoschaal nauwkeurig te karakteriseren. De microscoop analyseert levende gekweekte cellen en kan belangrijke biomechanische verschillen tussen niet-getransformeerde en kankercellen detecteren.

Uit deze onderzoeken kankercellen lijken zachter of vervormen sneller dan hun gezondere, niet-getransformeerde tegenhangers, zei Aga. In aanvulling, hun vloeibaarheid neemt toe.

De Virginia Tech-onderzoekers hebben ervoor gekozen om eierstokkanker te bestuderen omdat het een van de meest dodelijke typen bij vrouwen is en normaal gesproken laat wordt gediagnosticeerd bij oudere patiënten wanneer de ziekte al is gevorderd en uitgezaaid.

Agah meldde dat er geen eerdere informatie bestond over de biomechanische eigenschappen van zowel kwaadaardige als goedaardige menselijke eierstokcellen, en hoe ze in de loop van de tijd veranderen.

Echter, de muisstudies uitgevoerd door deze interdisciplinaire groep onderzoekers van Virginia Tech hebben nu aangetoond hoe een cel, terwijl het een transformatie naar maligniteit ondergaat, verandert van grootte, verliest zijn aangeboren ontwerp van een strak georganiseerde structuur, en in plaats daarvan het vermogen krijgt om zelfstandig te groeien en tumoren te vormen.

"We hebben de cellen gekarakteriseerd op basis van hun fenotype in vroeg-goedaardige, tussenliggend, en laat-agressieve stadia van kanker die overeenkwamen met hun biomechanische eigenschappen, ', meldt Aga.

"Het muis-ovariumkankermodel vertegenwoordigt een geldig en nieuw alternatief voor het bestuderen van menselijke cellijnen en biedt belangrijke informatie over de progressieve stadia van de eierstokkanker, " Schmelz en Roberts commentaar.

"Celviscositeit is een belangrijk kenmerk van een materiaal omdat alle materialen een vorm van tijdsafhankelijke spanning vertonen, " zei Agah. Deze eigenschap is een "imperatief" onderdeel van elke analyse van biologische cellen.

Hun bevindingen bevestigen dat het cytoskelet de biomechanische eigenschappen van cellen beïnvloedt. Veranderingen in deze eigenschappen kunnen verband houden met de beweeglijkheid van kankercellen en mogelijk hun vermogen om andere cellen binnen te dringen.

"Wanneer cellen veranderingen ondergaan in hun visco-elastische eigenschappen, ze kunnen steeds meer vervormen, knijpen, en migreren door groottebeperkende poriën van weefsel of vaatstelsel naar andere delen van het lichaam, ' zei Aga.