Använda äggstocksytans epitelceller från möss, forskare från Virginia Tech har släppt resultat från en studie som de tror kommer att hjälpa till vid cancerriskbedömning, cancerdiagnos, och behandlingseffektivitet i en teknisk journal: Nanomedicin .

Genom att studera de viskoelastiska egenskaperna hos äggstockscellerna hos möss, de kunde identifiera skillnader mellan tidiga stadier av äggstockscancer och mer avancerade och aggressiva fenotyper.

Deras studier visade att en muss äggstocksceller är styvare och mer trögflytande när de är godartade. Ökning av celldeformation "korrelerar direkt med utvecklingen från en icke-tumör benign cell till en malign cell som kan producera tumörer och metastaser hos möss, sa Masoud Agah, chef för Virginia Techs Microelectromechanical Systems (MEMS) Laboratory och den ledande utredaren för studien.

Deras resultat överensstämmer med en University of California i Los Angeles -studie som rapporterade lungor, bröst, och pankreatiska metastaserande celler är 70 procent mjukare än benigna celler.

Fynden stöder också Agah-gruppens tidigare rapporter om elastiska egenskaper hos bröstcellinjer.

Agah arbetade med Eva Schmelz från Virginia Techs Department of Human Nutrition, Mat, och träning, Chris Roberts från Virginia-Maryland Regional College of Veterinary Medicine, och Alperen N. Ketene, en doktorand i maskinteknik, om detta arbete med stöd av National Science Foundation och Virginia Techs Institute for Critical Technology and Applied Science.

De är bland ett antal forskare som försöker dechiffrera sambandet mellan molekylära och mekaniska händelser som leder till cancer och dess utveckling. Eftersom de är framgångsrika, läkare kommer att kunna fatta bättre diagnostiska och behandlingsbeslut baserade inte bara på individens genetiska fingeravtryck utan också på en biomekanisk signatur.

Dock, eftersom cancer har flera orsaker, olika svårighetsgrader, och ett brett utbud av individuella svar på samma behandlingar, forskningen om cancerutveckling har varit utmanande.

En vändpunkt för forskningen har kommit med de senaste framstegen inom nanoteknik, kombinerat med teknik och medicin. Agah och hans kollegor har nu den kritiska förmågan att studera cellers elastiska eller sträckande förmåga samt deras förmåga att hålla sig till andra celler. Dessa studier om cellens biomekanik, kopplade till en cells struktur "är avgörande för utvecklingen av sjukdomsbehandlande läkemedel och detektionsmetoder, " sa Agah.

Med hjälp av ett atomkraftmikroskop (AFM), en relativt ny uppfinning enligt forskningsstandard, de kan karakterisera cellstruktur till nanoskala precision. Mikroskopet analyserar levande odlade celler och kan upptäcka viktiga biomekaniska skillnader mellan icke-transformerade och cancerceller.

Från dessa studier, cancerceller verkar mjukare eller deformeras i högre takt än deras friskare, icke-omvandlade motsvarigheter, sa Agah. Dessutom, deras fluiditet ökar.

Virginia Tech-forskarna valde att studera äggstockscancer eftersom det är en av de mest dödliga typerna hos kvinnor och diagnostiseras normalt sent hos äldre patienter när sjukdomen redan har utvecklats och metastaserats.

Agah rapporterade att det inte fanns någon tidigare information om de biomekaniska egenskaperna hos både maligna och godartade mänskliga äggstocksceller, och hur de förändras med tiden.

Dock, musstudierna utförda av denna tvärvetenskapliga grupp forskare vid Virginia Tech har nu visat hur en cell, när det genomgår förvandling till malignitet, ändrar dess storlek, förlorar sin medfödda design av en tätt organiserad struktur, och istället förvärvar förmågan att växa självständigt och bilda tumörer.

"Vi har karakteriserat cellerna enligt deras fenotyp till tidigt godartade, mellanliggande, och sen-aggressiva stadier av cancer som motsvarade deras biomekaniska egenskaper, "Rapporterade Agah.

"Musmodellen för äggstockscancer representerar ett giltigt och nytt alternativ till att studera mänskliga cellinjer och ger viktig information om de progressiva stadierna av äggstockscancer, " kommenterade Schmelz och Roberts.

"Cellviskositet är en viktig egenskap hos ett material eftersom alla material uppvisar någon form av tidsberoende stam, ", sade Agah. Denna egenskap är en "obligatorisk" del av varje analys av biologiska celler.

Deras fynd bekräftar att cytoskelettet påverkar cellers biomekaniska egenskaper. Förändringar i dessa egenskaper kan relateras till cancercellers motilitet och potentiellt deras förmåga att invadera andra celler.

"När celler genomgår förändringar i sina viskoelastiska egenskaper, de kan alltmer deformeras, pressa, och migrera genom storleksbegränsande porer i vävnad eller kärl till andra delar av kroppen, " sa Agah.