Ученые предложили новый потенциальный биомаркер рака

Международный коллектив ученых из НИТУ МИСИС, университетов Канадзавы и Лондона установил, что в качестве потенциального маркера рака может выступать упругость поверхности клетки, так как ее механические свойства меняются с развитием болезни. Специалисты также изучили различные противоопухолевые препараты и экспериментально подтвердили, что влияние лекарств на клеточную механику может дать новое представление об их действии, потенциальных мишенях и эффективности.

Ученые исследовали связь механических свойств клетки с прогрессированием рака и метастазами. Метастатическая меланома — наиболее агрессивная форма рака кожи, которая образуется из пигмент-продуцирующих клеток, находящихся в самом нижнем слое эпидермиса. Клетки меланомы разрастаются, перемещаются в средний слой кожи, а затем попадают в кровь или лимфатическую систему. Эти три стадии стали моделью для изучения развития, прогрессирования и метастазирования рака. С помощью сканирующего ион-проводящего микроскопа ученые установили, что раковые клетки имеют пониженный модуль Юнга, это физическая величина характеризует упруго-эластические свойства. То есть наблюдение за изменением упругости может быть потенциальным диагностическим инструментом. Метод уникален тем, что оборудование не оказывает никакого воздействия на материал, позволяет визуализировать живые клетки с наноразмерным разрешением и одновременно измерять ряд биологических характеристик, таких как pH и активные формы кислорода (АФК). Сканирующий ион-проводящий микроскоп — единственная в России установка, которая находится в Университете МИСИС.

Ученые также изучили взаимосвязи между изменениями в компонентах клеточного каркаса — цитоскелета — и и их влиянием на модуль Юнга. Для этого были использованы противораковые препараты паклитаксел, цисплатин и дакарбазин. Подробно результаты исследования описаны в международном журнале Cells (Q1).

«Мы оценили изменения модуля упругости клеток после применения трех различных противораковых препаратов. Выяснилось, что лечение паклитакселом и цисплатином значительно увеличивает модуль Юнга и количество микротрубочек — частей цитоскелета. Наиболее эффективный препарат, предотвращающим деление клеток — паклитаксел. При лечении дакарбазином, напротив, наблюдалось снижение модуля упругости», — сказал соавтор исследования, старший научный сотрудник лаборатории биофизики НИТУ МИСИС, к.ф.-м.н. Петр Горелкин.

Исследование жесткости клеток, которую ранее в исследованиях игнорировали, может быть биомаркером рака. Однако есть и другие факторы, влияющие на модуль упругости, поэтому ученые считают важным дальнейшее изучение наномеханических свойств раковых клеток, которое может дать новое представление о лечении рака и использоваться во благо пациентов.

Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»Директор Института биомедицинской инженерии Фёдор Сенатов на визионерской сессии «Прекрасное не далеко. Квантовый мир завтрашнего дня»