Разработан метод мониторинга микроскопической вязкости злокачественных клеток in vivo

На рисунке изображено накопление молекулярных роторов BODIPY1 и BODIPY2 в опухолях (без ярко выраженной избирательности) , после их внутривенного ведения иммунодефицитным мышам с подкожно привитым CT26.

Российские и британские учёные разработали метод, позволяющего определить уровень микроскопической вязкости в отдельно взятых злокачественных клетках и опухолях у мышей. За основу был взят метод флуоресцентных молекулярных роторов, который в отличие от других методов определения микроскопической вязкости, позволяет не только точно измерять вязкость, но и делать это в режиме реального времени. Результаты своей работы исследователи опубликовали в журнале Scientific Reports (Nature).

Молекулярные роторы представляют собой малые синтетические флюорофоры, в которых параметры флуоресценции тесным образом зависят от микроскопической вязкости окружающей их среды.

Первые попытки определить вязкость опухолей были сделаны в 1942 году, когда Guyer с коллегами использовали ультрацентрифугирование клеток. Их исследование было основано на том, что опухоли накапливают большое количество молочной кислоты (лактата), что может влиять на их вязкость.

Уже в настоящее время другие авторы методом магнитно-резонансной эластографии обнаружили, что показатели эластичности и жесткости в злокачественных опухолях печени выше, чем при доброкачественных изменениях. С появлением более точных методов измерения микроскопический вязкости, в экспериментах in vitro было обнаружено, что:

• вязкость цитоплазмы в раковых клетках меньше, чем в нормальных клетках

• вязкость цитоплазмы в раковых клетках меньше, чем в клетках доброкачественных опухолей

• вязкость плазматической мембраны выше в клетках, устойчивых к химиотерапевтическим агентам (цисплатину и доксорубицину)

• облучение клеток после обработки фотосенсибилизатором (фотодинамическая терапия) вызывает увеличение вязкости опухолевых клеток

  Таким образом, измерение вязкости может иметь практическую пользу при диагностике злокачественных опухолей и быть показателем клеточной гибели в результате лечения. Однако до настоящего исследования мониторинг вязкости in vivo был практически невозможен.

Авторы исследования разработали протокол, позволяющий проводить измерения вязкости у мышей с опухолью, в течение нескольких часов после инъекции флуоресцентного молекулярного ротора, основанного на структуре BODIPY. Роторы на основе BODIPY ранее широко использовались для картирования вязкости на уровне отдельных клеток in vitro. Метод авторов исследования теперь позволяет использовать тот же подход и in vivo, для количественного определения микроскопической вязкости в динамике с визуализацией в хорошем разрешении. При сравнительной оценке, авторы обнаружили, что наблюдаемые значения микроскопической вязкости в опухолевых клетках in vivo близки к значениям, полученным in vitro для той же линии опухолевых клеток.

Кроме того, исследователям с помощью своего метода удалось измерить вязкость коллагена в опухоли у мышей с подкожно привитым мышиным раком толстой кишки CT26, что имеет важное значение, так как коллаген, как известно, является основным компонентом внеклеточного матрикса и важным компонентом стромы опухоли и играет важную роль в прогрессировании рака.