Δημοφιλείς Αναρτήσεις

Επιλογή Συντάκτη - 2019

Ο «κινητήρας» με βάση το νερό προωθεί τα καρκινικά κύτταρα μέσω στενών χώρων στο σώμα

Anonim

Οι ερευνητές του Johns Hopkins ανακάλυψαν ένα νέο μηχανισμό που εξηγεί πώς τα καρκινικά κύτταρα εξαπλώνονται μέσα από εξαιρετικά στενούς τρισδιάστατους χώρους στο σώμα χρησιμοποιώντας ένα σύστημα πρόωσης που βασίζεται στο νερό και φορτισμένα σωματίδια.

διαφήμιση


Το εύρημα, που αναφέρθηκε στο τεύχος Απριλίου 24 του περιοδικού Cell, αποκαλύπτει μια νέα μέθοδο που τα θανατηφόρα κύτταρα χρησιμοποιούν για να μεταναστεύσουν μέσα από το σώμα του ασθενούς με καρκίνο. Η ανακάλυψη μπορεί να οδηγήσει σε νέες θεραπείες που συμβάλλουν στη διατήρηση της ασθένειας. Το έργο επισημαίνει επίσης την αυξανόμενη σημασία της μελέτης του τρόπου συμπεριφοράς των κυττάρων σε τρεις διαστάσεις, όχι μόνο πάνω σε επίπεδα δισδιάστατα εργαστηριακά πιάτα.

Με βάση τέτοιες μελέτες πειράματος εργαστηρίου, οι ερευνητές του καρκίνου κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα κύτταρα όγκου απαιτούν ακτίνη και άλλες πρωτεΐνες για να σχηματίσουν επεκτάσεις όμοιες με τους βραχίονες για να «ανιχνεύσουν» τις επίπεδες επιφάνειες. Αυτός ο τύπος ταξιδιού πιστεύεται ότι είναι ο πρωταρχικός τρόπος για τον τρόπο με τον οποίο ο καρκίνος εξαπλώνεται μέσα σε έναν ασθενή, μια διαδικασία που ονομάζεται μετάσταση. Βάσει αυτού του συμπεράσματος, οι ερευνητές εργάζονται για τρόπους για να απενεργοποιήσουν την ακτίνη και τους μοριακούς βοηθούς της, ελπίζοντας ότι αυτό μπορεί να κρατήσει τον καρκίνο από τη διάδοση.

Ωστόσο, σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε το 2012, μια ομάδα Johns Hopkins με επικεφαλής τον Κωνσταντίνο Κωνσταντόπουλο, πρόεδρο του Τμήματος Χημικών και Βιομοριακών Μηχανικών, διαπίστωσε ότι τα κύτταρα όγκου μπορούν να κινούνται μέσα από στενούς χώρους χωρίς να χρησιμοποιούν την ακτίνη και τους βιοχημικούς εταίρους της.

"Αυτή ήταν μια εκπληκτική ανακάλυψη, όχι σύμφωνα με τις επικρατούσες πεποιθήσεις για το πώς μεταναστεύουν τα κύτταρα", ανέφερε ο Κωνσταντόπουλος. "Έτσι θέλαμε να καταλάβουμε πώς ακριβώς τα καρκινικά κύτταρα ήταν σε θέση να μετακινούνται μέσα από αυτούς τους χώρους χωρίς να στηρίζονται στην ακτίνη".

Συνεργάστηκε με τον Sean X. Sun, έναν Johns Hopkins αναπληρωτή καθηγητή μηχανολογίας με εμπειρία στη μοντελοποίηση μαθηματικών και τη φυσική σε μικροσκοπικά επίπεδα.

"Το μυστήριο που χρειαζόμασταν για να λύσουμε", δήλωσε ο Ήλιος, "ήταν πώς τα κύτταρα σε αυτούς τους περιορισμένους χώρους μπορούσαν να κινηθούν ακόμα και όταν αφαιρέσατε τη συνηθισμένη μηχανή τους, την ακτίνη".

Ο Κωνσταντόπουλος είπε ότι ο Sun και ο Hongyuan Jiang, ένας μεταδιδακτορικός συνεργάτης που εργάζεται στο εργαστήριο της Sun, "κατέληξαν σε ένα εκπληκτικό μαθηματικό μοντέλο που έδωσε πληροφορίες για το πώς τα κύτταρα μπορούν να χρησιμοποιήσουν ένα διαφορετικό σύστημα για να ταξιδέψουν". Τότε ο Κωνσταντόπουλος και άλλα μέλη της ομάδας, όπως ο Kimberly Stroka, ένας μεταδιδακτορικός συνεργάτης στο δικό του εργαστήριο, χρησιμοποίησαν τεχνικές μικρορευστοί εργαστηριακές εξετάσεις και απεικόνισης για τη διεξαγωγή πειραμάτων που εγκαθιστούσαν τον νέο μηχανισμό μετανάστευσης που πρότεινε το μοντέλο Sun και Jiang. Οι δοκιμές χρησιμοποίησαν ανθρώπινα και ζωικά καρκινικά κύτταρα. Ο Stroka και ο Jiang ορίστηκαν συν-επικεφαλής συγγραφείς του προκύπτοντος άρθρου περιοδικών.

Όπως αναφέρθηκε στο άρθρο, ο νέος "κινητήρας" των νεοπλασματικών κυττάρων αποδείχθηκε συνδυασμός ιόντων νατρίου-υδρογόνου, πρωτεϊνών κυτταρικής μεμβράνης που ονομάζονται aquaporins και νερού. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι μέσα σε στενούς χώρους, τα καρκινικά κύτταρα δημιουργούν μια ροή υγρού που παίρνει νερό και ιόντα στην αιχμή της κυψελίδας και τα αντλεί από την άκρη, προωθώντας την κυψέλη προς τα εμπρός. Στο μοντέλο μετανάστευσης που εξαρτάται από την ακτίνη, το κύτταρο ωθείται προς τα εμπρός από το βιοχημικό ισοδύναμο μιας μηχανής σκαφών. Ο μηχανισμός με βάση το νερό, σύμφωνα με τους ερευνητές, μοιάζει περισσότερο με τον τρόπο με τον οποίο ένα ιστιοφόρο προωθείται από τις ριπές του ανέμου. Η ομάδα ονομάζεται αυτό το μηχανισμό το Osmotic Engine Model.

"Η ανακάλυψη αυτή είναι σημαντική γιατί αποκαλύπτει έναν λόγο για τον οποίο ορισμένες ασθένειες όπως ο καρκίνος δεν ανταποκρίνονται πάντοτε σε ορισμένες θεραπείες", ανέφερε ο Κωνσταντόπουλος. Ο ήλιος πρόσθεσε: «Είναι επειδή αυτές οι ασθένειες έχουν περιττούς μηχανισμούς - περισσότερες από μία μέθοδοι - για τη μετανάστευση μέσω του σώματος».

Οι ερευνητές του Johns Hopkins υποβάλλουν αίτηση για κονδύλια για τη διεξαγωγή περαιτέρω έρευνας σχετικά με τις φυσικές και βιολογικές πτυχές του μοντέλου οσμωτικών κινητήρων. Η ελπίδα τους είναι ότι το έργο θα αποκαλύψει έναν τρόπο να κλείσει αυτή τη βιοχημική μηχανή και να την κρατήσει από τη διάδοση κυττάρων όγκου.

διαφήμιση



Ιστορία Πηγή:

Υλικά που παρέχονται από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins . Σημείωση: Το περιεχόμενο μπορεί να επεξεργαστεί για στυλ και μήκος.


Βιβλιογραφία :

  1. Kimberly Μ. Stroka, Hongyuan Jiang, Shih-Hsun Chen, Ziqiu Tong, Denis Wirtz, Sean X. Sun, Κωνσταντίνος Κωνσταντόπουλος. Η διαπερατότητα του νερού οδηγεί στη μετανάστευση των κυττάρων όγκου σε περιορισμένα μικροπεριβάλλοντα . Cell, 2014; 157 (3): 611 DOI: 10.1016 / j.cell.2014.02.052