Jak HS-AFM może zmienić podejście do diagnostyki nowotworów?

Wysokorozdzielcza mikroskopia sił atomowych (HS-AFM) to nowoczesna technika, która pozwala obserwować bardzo drobne struktury komórek nowotworowych w czasie rzeczywistym i z niezwykłą dokładnością¹⁸. Dzięki niej naukowcy mogą zobaczyć, jak zmieniają się pory jądrowe, czyli struktury odpowiadające za transport ważnych substancji między jądrem komórki a jej wnętrzem.

Badania wykazały, że w komórkach raka jelita grubego te pory nie funkcjonują prawidłowo. Białka FG-Nup, które w zdrowych komórkach tworzą uporządkowaną barierę ochronną, w komórkach nowotworowych stają się chaotyczne i splątane. To zaburza kontrolę transportu wewnątrz komórki i może sprzyjać rozwojowi choroby²³.

W przeciwieństwie do tradycyjnych metod, HS-AFM umożliwia obserwację tych procesów w warunkach zbliżonych do naturalnych, bez chemicznego utrwalania komórek, co pozwala śledzić ich zachowanie „na żywo”⁹¹⁰.

Kluczową zaletą tej metody jest możliwość pracy w środowisku ciekłym, czyli takim, w jakim funkcjonują komórki w organizmie¹⁰. Nowoczesne urządzenia potrafią wykonać pojedynczy obraz w zaledwie 100 milisekund, dzięki czemu możliwe jest uchwycenie bardzo szybkich zmian zachodzących w komórkach¹¹¹.

Co dokładnie zmienia się w komórkach nowotworowych?

W zdrowych komórkach białka FG-Nup tworzą elastyczną sieć wewnątrz porów jądrowych, która działa jak inteligentny filtr, przepuszczający tylko wybrane cząsteczki i chroniący jądro komórki²³.

W komórkach nowotworowych ta struktura ulega zaburzeniu. Białka stają się grubsze, bardziej splątane i tracą swoją elastyczność, co osłabia zdolność komórki do kontrolowania transportu substancji³. Naukowcy opisują ten stan jako przypominający „splątaną pajęczą sieć”, która nie spełnia już swojej ochronnej funkcji².

Mikroskopia HS-AFM pozwoliła również zaobserwować, jak zmieniają się pory jądrowe w trakcie obumierania komórek nowotworowych⁷. W komórkach raka jelita grubego poddanych działaniu leku MLN8237 zauważono stopniowe zapadanie się bariery ochronnej porów jądrowych w miarę postępu śmierci komórki. Pory stają się mniejsze, mniej elastyczne i coraz bardziej zdezorganizowane, co prowadzi do ich całkowitej niewydolności⁷.

Czy HS-AFM może wpłynąć na przyszłość diagnostyki nowotworowej?

Mikroskopia HS-AFM stanowi ważny krok naprzód w badaniach nad funkcjonowaniem komórek nowotworowych, umożliwiając obserwację zmian zachodzących w nich niemal w czasie rzeczywistym i z bardzo dużą dokładnością¹².

Odkrycia dotyczące zaburzeń w strukturze porów jądrowych i białek FG-Nup wskazują, że tego typu zmiany mogą stać się nowymi markerami wczesnego rozwoju nowotworów oraz narzędziem do oceny skuteczności leczenia²⁵. Choć obecnie mikroskopia HS-AFM jest wykorzystywana głównie w badaniach naukowych, jej potencjał kliniczny może w przyszłości przyczynić się do rozwoju bardziej precyzyjnej i spersonalizowanej diagnostyki onkologicznej⁶¹³.

Pytania i odpowiedzi