Междисциплинарная группа исследователей из Индийского института науки (IISc) использовала трехмерную модель опухоли и магнитно управляемые nanomotors для исследования микро окружения раковых клеток. Команда состоит из исследователей из центра nanoscience и инженерии (CeNSE) и отдела молекулярного воспроизводства, развития и генетики (MRDG). В своей работе, опубликованной в Angewandte Chemie, команда управляла спиральными nanomotors дистанционно через внешнее магнитное поле через модель опухоли, чтобы чувствовать, отображать и количественно оценивать изменения в клеточной среде.
Модель включает в себя как здоровые, так и раковые клетки, встроенные в восстановленную матрицу базальной мембраны, и имитирует среду рака молочной железы.
В исследовании подчеркивается новый способ нацеливания раковых клеток путем маневрирования внутри опухоли nanomotors и ожидания их локализации в непосредственной близости от ракового очага. Мы попытались направить nanomotors к раковым клеткам в модели опухоли и наблюдали, как они прилипают к матрице рядом с раковыми клетками, но это не наблюдалось рядом с нормальными клетками.
Внеклеточный матр икс (ECM) представляет собой сложную трехмерную сеть белков и углеводов, декретируемых живыми клетками в их окрестности. Однако, когда раковые клетки выделяют свежий материал в ЭЦМ, он нарушает химический и физический состав нативного ЭЦМ, окружающего здоровые клетки, ухудшая местную среду обитания. Поэтому понимание того, как изменяется клеточное микро окружение из-за раковых клеток, и количественное измерение этих изменений может иметь жизненно важное значение для понимания прогрессирования рака.
В настоящем исследовании ученые обнаружили, что по мере приближения nanomotors к мембране раковой клетки они прилипают к матрице сильнее, чем к нормальным клеткам. Чтобы измерить, насколько сильно nanomotors связаны с матрицей, команда рассчитала напряженность магнитного поля, необходимую для преодоления силы сцепления, и двинулась вперед.
Это значит, что раковые клетки что-то делают. Итак, мы провели некоторые измерения и обнаружили, что это [сила сцепления] зависит от типа клеток, силы взаимодействия, а также от того, к какой стороне клетки приближается nanomotors. В конце концов, мы действительно обнаружили физическое свойство важной биологической среды.
Причина, по которой nanomotors, по-видимому, лучше прилипают к раковым клеткам, заключается в их заряженном ECM. Это может быть связано с присутствием 2, 3-связанной столовой кислоты, конципированной с сахаром молекулы, которая придает отрицательный заряд окружающей среде раковых клеток, обнаружили исследователи. Они визуализирование распределение этих сахаров с помощью флуоресцентных маркеров и обнаружили, что столовые кислоты распределяются до 40 микрометров от поверхности раковой клетки ‒ на том же расстоянии, до которого nanomotors испытывают сильную адгезию.
Чтобы противостоять этому адгезионному эффекту, команда покрыла nanomotors (ПФО), который защитил их от заряженной среды. Покрытые nanomotors не прилипали к матрице вблизи раковых клеток, в то время как непокрытые двигатели цеплялись за Матрицу, подтверждая тот факт, что отрицательно заряженная раковая микросреда взаимодействует с входящими nanomotors, делая их неподвижными.