Nuevo método para medir la rigidez celular podría conducir a mejores tratamientos contra el cáncer

Por Stuart Wolpert

Los biofísicos de UCLA han desarrollado un nuevo método para determinar rápidamente la rigidez y el tamaño de una sola célula, lo que en última instancia podría conducir a mejores tratamientos para el cáncer y otras enfermedades.

El método permite a los investigadores realizar mediciones estandarizadas de celdas individuales, determinar la rigidez de cada celda y asignarle un número, generalmente entre 10 y 20 000, en una unidad de medida llamada pascales. Los pascales se pueden usar para cuantificar cualquier material, desde una celda hasta caucho, madera, titanio y diamante.

“Medir células con nuestro instrumento calibrado es como medir el tiempo con un reloj estandarizado”, dijo la autora principal Amy Rowat, profesora asociada de biología y fisiología integradora de la UCLA. “Nuestro método se puede utilizar para obtener mediciones de rigidez de cientos de celdas por segundo”.

El método, llamado citometría de deformabilidad cuantitativa, o q-DC, utiliza un dispositivo pequeño (aproximadamente una pulgada por dos pulgadas), que está hecho de una goma suave y flexible similar al material que se usa para los lentes de contacto; tiene chips de circuitos integrados, como los de las computadoras. Los investigadores usan partículas de gel que contienen moléculas derivadas de algas marinas, con una textura similar a la gelatina, cuya rigidez conocen, para obligar a las células a atravesar el dispositivo. Las células pasan a través de pequeños poros, aproximadamente 10 veces más pequeños que el ancho de un solo cabello humano. A medida que las células fluyen a través del dispositivo, los investigadores toman videos a miles de fotogramas por segundo, más de 100 veces más rápido que el video estándar.

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La autora principal, la estudiante graduada de UCLA Kendra Nyberg, construyó el dispositivo y colocó miles de millones de células a través de él. Para esta investigación, que se  publica  en Biophysical Journal, Rowat y Nyberg informaron sobre las células de cáncer de mama. Las células cancerosas son generalmente de dos a cinco veces menos rígidas que las células normales.

En el futuro, los médicos podrían usar el método para rastrear a un paciente a lo largo del tiempo para ver cómo un medicamento afecta las células cancerosas del paciente, dijo Rowat. Las células tumorales podrían extraerse de la persona o tomarse de una biopsia y analizarse a través del dispositivo diseñado por Rowat.

The research will provide scientists with a more precise, standardized method to distinguish cancer cells from normal cells. It is also likely to enable doctors eventually to predict how invasive a cancer cell might be, and what drugs may be most effective in fighting the cancer. The method could also help reveal which proteins are important in regulating the invasion of a cancer cell — which could be useful because scientists possess molecular biology tools to block particular proteins.

“By using q-DC, we can very rapidly assess how specific drug treatments affect physical properties of single cells, such as shape, size and stiffness, and achieve calibrated, quantitative measurements,” said Rowat, a member of UCLA’s Jonsson Comprehensive Cancer Center.

The researchers are now expanding the method to apply it to other types of cancer cells. They would like to better understand the relationship between a cancer cell’s physical properties and how easily cancer cells can spread through the body. Rowat’s hypothesis is that such properties as stiffness, cell size and a cell’s ability to change shape are important in enabling cancer cells to maneuver.

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Rowat and Nyberg can also measure other types of cells, such as sickle cells and red blood cells (which are altered in diabetes).

The research was funded by a National Science Foundation CAREER award, UCLA Life Sciences Innovation Fund Award, Broad Stem Cell Research Center, and the Farber Family Foundation.

Rowat y sus colegas  informaron  en Scientific Reports en 2015 sobre un método de detección llamado microfiltración paralela que utiliza información sobre las propiedades físicas de una célula para clasificar muchos tipos diferentes de células cancerosas.

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