ВВЕДЕНИЕ

Биомеханические и биохимические сигналы управляют жизненным циклом клеток в ходе их развития и имеют решающее значение для поддержания гомеостаза ткани. Например, опосредованная интегрином адгезия клеток к матриксу стимулирует активность гидролаз семейства RAS GTP (RHO GTPases) и ремоделирование актина для регулирования сократимости клеток и изменения поведения клеток, таких как рост, выживание и миграция.

Потеря гомеостаза натяжения в ткани не только сопровождает злокачественность, но и может способствовать онкогенной трансформации. Высокое механическое напряжение в опухолях препятствует доставке лекарств и может дополнительно стимулировать прогрессирование опухоли и способствовать метастазированию. Биомеханические силы могут стимулировать агрессивность опухоли, вызывая мезенхимально-подобное переключение в трансформированных клетках, чтобы они приобрели свойства инициирующих опухоль или стволовых клеток. Было показано, что некоторые из метастатических потенциальных свойств клеток остеосаркомы (такие как ядерно-цитоплазматическое (N/C) соотношение, форма клетки, периферическая клеточная морщинистость, клеточная адгезия и клеточная миграция) являются механочувствительными. Для визуализации этих свойств требуются соответствующие современные методы исследования.

Большинство методов световой микроскопии не могут визуализировать сложные трехмерные топографические детали. Изучение небольших участков клеточной мембраны с высоким разрешением в оптической микроскопии невозможно. Флуоресцентная микроскопия требует использования меток и иногда фиксацию клеток. Использование интенсивного источника лазерного света в конфокальной микроскопии может вызвать фотообес­цвечивание и фототоксичность, приходится искать компромисс между разрешением, временем сканирования и фотодеструкцией образца. Чем выше разрешение, тем больше времени требуется для сканирования, и тем дольше флуорофор подвергается воздействию лазера. Во многих ситуациях повышение разрешения не приводит к увеличению полезной биологической информации об образце. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) является классическим методом для визуа­лизации трехмерной топографии клеток, в то время как просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) подходит для визуализации субклеточных структур. Однако электронная микроскопия непригодна для визуализации живых клеток, длительная подготовка образцов, которая может включать первичную и вторичную фиксацию, дегидратацию, сушку и покрытие проводящим материалом, и время визуализации не позволяют получить достоверные результаты.

Поэтому исследование клеточной морфологии на сегодняшний день невозможно без использования сканирующей ион-проводящей или капиллярной микроскопии. Сканирующая капиллярная микроскопия позволяет благодаря исследованию в жидкости с нанометровым пространственным разрешением проводить длительные эксперименты живых объектов, измерять механические свойства, а также исследовать химические процессы на поверхности клеток благодаря модификации капилляров.

Подпишитесь на журнал, чтобы прочитать полную версию статьи.