Scherprobenprotokoll zur Bestimmung von Einzelzell-Materialeigenschaften

Die körperlichen Kennzeichen von Krebs sind relativ neue und spannende Themen in der Krebsforschung. Unsere Forschung zielt darauf ab, die mechanischen Eigenschaften von Krebszellen und Nicht-Krebszellen spezifisch zu charakterisieren, um die physikalischen Mechanismen besser zu verstehen, durch die Krebszellen Scherkräfte im Körper überleben und in das Immunsystem eindringen. Die jüngste Entwicklung in meiner Forschungsphase ist der Einsatz von mikrofluidischen Geräten und Hochdurchsatztechniken, um die zelluläre Verformbarkeit und die viskoelastischen Eigenschaften von Zellen in größerem Maßstab zu untersuchen und auch neue Biomarker wie die Regulation von Zytoskelettproteinen und extrazellulären Matrixproteinen für die Krebsfrüherkennung zu identifizieren.

Aktuelle experimentelle Herausforderungen in diesem Bereich sind die Komplexität der Tumormikroumgebung, die Skalierung des Durchsatzes, die klinische Translation, die Standardisierung und Reproduzierbarkeit sowie die Integration multimodaler Daten. Einige der wichtigsten Erkenntnisse, die ich auf diesem Gebiet aus meiner früheren Forschung und aus meiner aktuellen Forschung gewonnen habe, sind, dass Krebszellen anhand ihrer Reaktionen auf mechanische Stressoren von normalen Zellen unterschieden werden können. Und das Ausmaß, in dem mechanische Stressoren widerstehen, hängt von der strukturellen Integrität ab, die in angemessenem Maße durch das Vorhandensein von Zytoskelettproteinen wie dem filamentösen Aktin und anderen Strukturproteinen in der Zelle bestimmt wird.

Unser Protokoll bietet einen einfachen, wiederholbaren und zerstörungsfreien Ansatz, um kultivierte Zellen mechanisch zu charakterisieren. Dies steht im Gegensatz zu anderen Techniken wie AFM und optischen Pinzetten, die ein gewisses Maß an technischem Know-how erfordern, um ein Experiment mit einem relativ geringen Durchsatz durchzuführen. Durch die Verwendung der Schersäuretechnik wird die mechanische Charakterisierung von Einzelzellen erheblich vorangetrieben und auch in vielen verschiedenen Querschnittsbereichen wie der Diagnose seltener Krankheiten, der personalisierten Diagnose und Versorgung sowie der Überwachung von Einzelzell-Arzneimittelwechselwirkungen hilfreich sein.