威尼斯wnsr888(中国)官方网站

关注患者:如何使用细胞分析发现新的癌症疗法

date:2022-03-24 13:24:55

  在癌症的保护下,有超过 200 种疾病具有一个共同的独特特征:它们能够不间断地生长。

  

  你有没有想过为什么老鼠小而大象大?虽然不同的动物有相似的细胞类型,大部分大小相同,但大象的细胞比老鼠多几百万。例如,之所以会出现这种差异,是因为当整个器官达到预定大小时,小鼠的肝细胞就会停止分裂。在大象肝脏的情况下,与小鼠肝脏相比,停止信号到达细胞的时间较晚。它们都有一个重要的共同点,那就是它们会停在一个预定的大小,这与该物种的大小有关。

  

  如果细胞失去了停止分裂的能力,会发生什么?老鼠的肝脏会长到大象的肝脏那么大吗?不是真的,但想象一下!

  

  什么是癌症?

  

  当您的细胞失去控制生长的能力(可能受到许多因素的影响)时,它被称为癌症。然而,更准确地说,科学和医学界使用六种不同的一般特征来定义癌症。我们将它们称为癌症的标志。他们指定是否应将(随机)疾病归类为癌症。这些标志集中在恶性细胞上,以及当健康细胞被疾病劫持时会发生什么,也称为微环境细胞。

  

  癌症研究的目的

  

  控制生长的分子机制称为细胞接触抑制。细胞生物学家将此过程定义为当细胞相互接触时细胞生长的停滞。事实上,大多数经典的基础癌症研究都集中在细胞如何跳过这种接触抑制并开始更快地生长。

  

  这项研究背后的目的很容易理解:如果您确定了将癌症恶性细胞与健康组织细胞区分开来的分子机制,您将(理论上)能够抑制它,并有望杀死恶性细胞。

  

  癌症研究的突破与挑战

  

  实际的化学疗法和许多基于抗体的癌症疗法都是基于这种策略。致癌物质(例如,烟草烟雾或石棉)甚至一些正常的细胞过程(例如,作为细胞能量产生的副产品的活性氧生成)可以在健康细胞中产生突变,从而影响参与细胞生长的基因。通过比较基因组和从癌细胞到健康细胞的蛋白质通路,研究人员已经能够确定调节癌症发生和进展的关键机制。事实上,今天的大多数癌症都是可以治愈的,或者可以通过手术和可以抑制这些途径的药物的组合来控制。近年来,出现了与药物治疗相结合的新治疗策略,重点是提高患者的“ 通过抑制癌细胞的免疫逃逸来增强自身的免疫系统。现在,越来越多的癌症类型可以作为有效(个性化)治疗的目标。

  

  不幸的是,仍有一些癌症类型无法成功治疗,这意味着仍有成千上万的患者在与这种疾病作斗争。而且,当患者已经通过某种方案治疗治愈,但后来复发时,第一次使用的化疗药物往往不再起作用。迄今为止,尚无针对转移的治疗方法,转移是癌症相关死亡的主要原因。尽管几十年来成功的癌症研究,仍然需要进一步的研究。基础研究可以帮助确定影响细胞生长调节的新机制。一旦确定,就需要转化研究以有效地将这些新发现应用于尚未获得有效治愈的患者。

  

  癌症发展和进展中的细胞关键参与者

  

  该蛋白质称为 Snail1,其机制称为上皮间质转化 (EMT)。

  

  EMT 导致上皮细胞失去其顶端-基底极性。这种极性损失会调节它们的细胞骨架,从而导致它们表现出降低的细胞-细胞粘附特性。事实上,根据转变的程度,上皮细胞可能单独或集体获得间充质特征,这反过来又增加了它们的运动性和侵袭能力。

  

  特别是在 Snail1 的情况下,这种蛋白质在许多上皮癌细胞中的表达导致了完整的 EMT,然后增加了它们与其他细胞分离的能力,以及它们的运动性、侵袭能力和化学抗性(以及其他细胞特性)。

  

  到目前为止,还没有基础研究实验室能够确定一种可以有效阻断 Snail1 表达或体内EMT 过程引起的细胞重编程的特定治疗方法。此外,如本文后面所述,Snail1 在几种非上皮细胞类型(如成纤维细胞和内皮细胞)中的表达产生了促进癌症进展、转移和对化疗耐药性的激活环。

  

  研究癌细胞和药物发现的方法

  

  癌症研究人员采用不同的方法来研究癌症的发展、进展和治疗。

  

  例如,在我们的实验室中,我们使用基于细胞的分析作为确定用于患者癌症治疗的新候选药物的第一步。这些基于细胞的检测中使用的癌细胞类型和方案多年来一直在发展。基本协议包括使用标准实验室癌细胞系。复杂的测定使用从特定患者中分离的癌细胞,或癌症和非癌细胞的混合物(例如,基质细胞、成纤维细胞),它们都存在于肿瘤中。癌细胞可以直接在塑料培养皿上生长,或者,如果想使用更生理的三维方法,可以在类似于患者肿瘤的特定基质中生长。在复杂的测定中,细胞培养基包括生长因子,这些生长因子也可以在体内癌细胞的微环境中找到.

  

  这些检测被设计成具有成本效益、快速、简单、可重复和自动化。基本上,目标是在存在一组化合物的情况下培养细胞,以研究这些化合物是否有效杀死癌细胞。主要目标是降低恶性癌细胞中的细胞存活率,降低细胞运动性以降低转移能力,甚至实现癌细胞完全重编程为非侵袭性状态。

  

24.jpg

  

  细胞类型重编程可能是一个难以检查的过程,因为通常需要昂贵的测序技术。使用自动化系统和实验室器具(例如, 威尼斯wnsr888 Culture-Insert )时,细胞运动更容易测量,这使得分析更具重现性和更容易量化。如今,大多数旨在识别新治疗药物的基于细胞的检测的主要目标是破坏癌细胞。有不同的方法来测量细胞存活。结晶紫或 MTT 染色是常用于检测幸存细胞的检测方法,方法是在治疗后用不可逆染料固定和染色。

  

  检查细胞活力的另一种方法是使用活细胞染色荧光染料(图 1 和 2)。通常,这些化合物是细胞膜可渗透的,一旦它们定位于特定的细胞器(例如,线粒体、溶酶体、高尔基体、细胞核和核仁)或任何细胞膜中,它们就会发出可以通过标准荧光显微镜跟踪的荧光。可以可视化的目标细胞器列表非常庞大,并且每年都在增长。

  

20.jpg

  

  图 1:使用体内染色荧光染料进行化学治疗后 Hek293 细胞中细胞死亡的可视化。细胞在 µ-Plate 24 Well Black中培养和成像。吖啶橙用于染色活的健康细胞(绿色),而赫斯特用于染色活细胞(蓝色)。碘化丙啶 (PI) 用于染色死亡或垂死的细胞。未经处理的 Hek293 细胞 (A) 未显示任何红色的垂死细胞,而用化学治疗剂阿霉素 (B) 或长春碱 (C) 处理的 Hek293 细胞在 72 小时后细胞死亡(红色)急剧增加。Leica TCS SP5 共聚焦显微镜。

  

  有趣的是,在一些细胞器中,荧光通过增加发射强度或引起染料颜色发射变化来响应它们的活性和细胞活力。这使研究人员能够实施自动化系统来监测药物效果。然而,成像系统需要高质量的实验室器具来确保最终图像的最佳质量。倒置共聚焦显微镜和底部透明的细胞培养室或板的组合是获得最佳成像结果的最先进的解决方案,尤其是在使用 40x 或 63x 物镜时。威尼斯wnsr888多孔板聚合物盖玻片底部是玻璃的良好替代品,因为它们结合了出色的细胞粘附性和最佳成像特性。这些成像板是完全平坦的,并且具有光学上完美的聚合物盖玻片底部,即使在使用高放大倍率物镜和油镜对细胞成像时也能产生出色的光学性能。此外,黑色孔间分离可在成像过程中阻止荧光串扰。因此,96 孔格式( µ-Plate 96 Well Black ) 是同时测试多种化合物或多种不同细胞类型中的相同化合物的完美选择。

  

21.jpg

  

  图 2. 化疗后 Hek293 细胞中线粒体的活染色,在 µ-Plate 24 孔黑色板 MitoTracker Red 中成像和培养 CMXRos 用于染色健康线粒体(红色),Hoechst 用于染色细胞核(蓝色)。未经处理的 Hek293 细胞 (A) 显示大量线粒体,而用化学治疗剂紫杉醇 (B) 或长春碱 (C) 处理的 Hek293 细胞在 72 小时后显示线粒体急剧减少。Leica TCS SP5 共聚焦显微镜。

  

  但是,我更喜欢使用 24 孔格 (µ-Plate 24 Well Black) 对我的细胞进行成像。它们有更大的表面用于播种和成像更高的细胞数量!这是获得酷炫结果的简单方法。

  

23.jpg

  

  在我们的实验室中,基于细胞的检测过去、现在和将来都是许多转化研究项目的第一步,这些项目涉及使用表达 Snail1 的上皮细胞、成纤维细胞或内皮细胞。µ-Plate 96 Well Black允许我们首先对多达 30 个不同的候选分子一式三份进行高通量细胞活力分析。接下来,我们使用µ-Plate 24 Well Black对选定的候选者进行详细验证和成像。当确定了降低癌细胞活力、活性或迁移的候选药物时,需要进一步的体外研究来描述和表征其潜在的作用机制。最后,广泛的基于动物的体内和离体实验用于确认候选者阻断肿瘤生长的能力。

  

26.png

  

Raúl Peña PhD

  

  Raúl 在巴斯克乡村大学(西班牙)获得生物学学士学位和科学博士学位。在西班牙国家研究委员会 (CSIC) 担任多个职位后,他于 2007 年成为 Institut Hospital del Mar d'Investigacions Mèdiques (IMIM) Antonio Garcíade Herreros 实验室的高级实验室经理。该研究小组专注于研究 Snail1、EMT 和肿瘤微环境在癌症发展中的作用。

  

  Raúl 自己的研究线研究如何通过使用 Snail1 激活内皮细胞,促进血管生成,从而促进肿瘤进展。最近,该小组开始关注血管肿瘤作为研究内皮肿瘤生物学的新模型。

ICP备案号:沪ICP备15057650号-1 © Copyright 2015 威尼斯wnsr888(中国)官方网站 保留所有版权.

首页   |   威尼斯wnsr888   |   产品应用   |   技术支持   |   新闻中心   |   关于我们   |   威尼斯wnsr888官网