I en nyligen publicerad studie publicerad i tidskriften Science Bulletin , forskare från Nano Life Science Institute (WPI-NanoLSI) vid Kanazawa University använde hoppsondsskanning jonkonduktansmikroskopi (HPICM) och mycket känsliga platinafunktionaliserade nanoelektroder för att genomföra en djupgående undersökning av det dynamiska svaret av individuell levande kolorektal cancer Caco -2 celler till förändringar i intracellulär och extracellulär väteperoxid (H2 O2 ) gradienter, specifikt med fokus på eustress, på encellsnivå och i realtid.
Deras resultat lovar innovativa behandlingar mot cancer och H2 O2 -relaterade inflammatoriska sjukdomar.
Produktionen av reaktiva syrearter (ROS) spelar en betydande roll vid olika sjukdomar, inklusive åderförkalkning, kronisk obstruktiv lungsjukdom och cancer. Trots lovande prekliniska antioxidantterapier har kliniska prövningar gett otillfredsställande resultat. Väteperoxid (H2 O2 ), ett stabilt ROS-derivat, fungerar som en avgörande deltagare i fysiologisk signalering genom att fungera som en eustressor.
Koncentrationen av H2 O2 i tumören är mikromiljön nära kopplad till förekomsten och utvecklingen av kolorektal cancer. En djupare förståelse för hur H2 O2 funktioner och dess specifika effekt i enskilda cancerceller kan bana väg för effektivare ROS-relaterade behandlingar.
Författarna använde hoppsondsskanningjonkonduktivitetsmikroskopi (HPICM) tillsammans med Pt-funktionaliserade nanoelektroder för att kvantitativt bedöma det dynamiska svaret i cellmorfologi, cellmekaniska egenskaper och extracellulär till intracellulär eustress H2 O2 gradienter av individuella kolorektal cancer Caco-2-celler under H2 O2 eustress.
Undersökningen visade att exponering för 0,1 eller 1 mmol/L H2 O2 eustress ökade det extracellulära till intracellulära H2 O2 gradient från 0,3 till 1,91 respektive 3,04. Dessutom fann studien att F-aktinberoende cellstyvhet ökade under eustress av 0,1 mmol H2 O2 men minskade under eustress av 1 mmol H2 O2 .
Dessutom reglerades eustress-inducerad cellstyvhet positivt av AKT-aktivering och påverkade uttrycket av H2 negativt. O2 -renande enzym GPX2, som slutligen upprätthåller relativt stabilt cellulärt H2 O2 nivåer.
Denna studie tyder på att eustress induceras av låga nivåer av H2 O2 kan bidra till att vissa H2 misslyckas O2 riktade terapier. Resultaten avslöjar ett nytt samspel mellan cellulära fysikaliska egenskaper och biokemisk signalering i cancercellers antioxidantförsvar, vilket belyser användningen av H2 O2 eustress för överlevnad på encellsnivå.
Denna förståelse är avgörande för att förstå cancerutveckling och andra H2 O2 -relaterade inflammatoriska sjukdomar. Hämmar GPX under H2 O2 eustress resulterade i cytotoxicitet, vilket tyder på en potentiell förbättring för behandling av tjocktarmscancer. Dessa fynd lovar utvecklingen av innovativa behandlingar riktade mot cancer och H2 O2 -relaterade inflammatoriska sjukdomar.
Mer information: Dong Wang et al, Utforskning av individuella kolorektala cancercellers svar på H2 O2 eustress använder hoppsond skanning jonkonduktansmikroskopi, Science Bulletin (2024). DOI:10.1016/j.scib.2024.04.004
Tillhandahålls av Kanazawa University
