روش جدید ژاپنی‌ها برای تشخیص سلول‌های سالم و سرطانی

تیمی به سرپرستی دانشمندان موسسه ملی علوم مواد در تسوکوبای ژاپن از روشی به نام میکروسکوپ نیروی اتمی برای اعمال نیرو در سراسر سطح سلول‌های مختلف استفاده کردند.

در این روش از کاوشگرهایی در مقیاس نانو، با نوک‌هایی به اندازه چند میلیاردم متر برای اندازه‌گیری و ترسیم نحوه توزیع نیرو در سطح سلولی و در سراسر سلول استفاده شد.

محققان از یادگیری ماشینی برای تحلیل و مدل‌سازی نیروهایی مورد اندازه‌گیری استفاده کردند. آنها همچنین از روش‌های تثبیت و رنگ‌آمیزی برای مطالعه چگونگی تأثیر اعوجاج نیرو بر ساختارهای داخلی سلول و میکروتوبول‌ها و رشته‌های اکتینی که «اسکلت» آن را تشکیل می‌دهند، استفاده کردند.

براساس اعلام ستاد توسعه فناوری نانو، نتایج این مطالعه در نشریه Science and Technology of Advanced Materials منتشر شده است.

جون ناکانیشی یکی از نویسندگان مقاله مربوط به این پروژه و سرپرست گروه مکانیک شناسی در موسسه ملی علوم مواد، در این زمینه گفت: سلول‌ها مواد هوشمندی هستند که می‌توانند با محرک‌های شیمیایی و مکانیکی مختلف از محیط اطراف خود سازگار شوند. این توانایی برای انطباق به مکانیسم های بازخورد سریع برای سالم و دست نخورده نگه داشتن سلول متکی است و شواهد روزافزونی وجود دارد که نشان می‌دهد شکست این پاسخ سلولی زمینه ساز طیفی از بیماری‌ها از جمله دیابت، پارکینسون، حملات قلبی و سرطان است.

تاکنون مطالعات مربوط به این پاسخ‌های سلولی با روش‌های مورد استفاده محدود بوده است، برای مثال، برخی از روش‌ها مستلزم این هستند که سلول‌ها از قبل با حسگرها مجهز شوند، بنابراین آنها فقط می‌توانند بخش کوچکی از پاسخ را اندازه‌گیری کنند.

هونژین وانگ از محققان این پروژه نیز اظهار داشت: ما یک روش منحصر به فرد برای لمس کردن یک سلول در مقیاس نانو اختراع کردیم، به طوری که توزیع نیرو روی یک سلول کامل را بتوان با وضوح نانومتری ترسیم کرد.

این مطالعه نشان داد که نیروهای کششی و فشاری در بین الیاف اکتین و میکروتوبول‌های درون سلول توزیع می‌شوند تا شکل آن را حفظ کنند. هنگامی که محققان عملکرد تحمل نیرو در الیاف اکتین را غیرفعال کردند، دریافتند که خود هسته نیز در مقابله با نیروهای خارجی نقش دارد که این یافته نقش ساختار داخلی هسته را در پاسخ به استرس سلولی برجسته می‌کند.

این تیم تحقیقاتی همچنین پاسخ سلول‌های سالم و سرطانی را مقایسه کردند. سلول‌های سرطانی نسبت به سلول‌های سالم در برابر فشرده‌سازی خارجی انعطاف‌پذیرتر بودند و احتمال کمتری داشت که در پاسخ به محرک خارجی، مرگ سلولی را فعال کنند.

این یافته‌ها نه تنها مکانیک پیچیده درون سلولی پاسخ استرس را روشن می‌کند، بلکه کشف پاسخ‌های مختلف در سلول‌های سرطانی می‌تواند راهی جدید برای تشخیص سلول‌های سالم و سرطانی ارائه دهد.