Biomechanika pojedynczej komórki w aspekcie zmian nowotworowych. Małgorzata Lekka NZ52, IFJ PAN



Podobne dokumenty
Własności fizyko-chemiczne w oddziaływaniach komórek z otoczeniem

Recenzja rozprawy doktorskiej mgr Katarzyny Pogody zatytułowanej Rola sił mechanicznych generowanych przez macierz zewnątrzkomórkową w rozwoju

Prof. dr hab. inż. Marek Lankosz Wydział Fizyki i Informatyki Stosowanej Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie

ul. Piotrowo 3, Poznań, tel , fax

Autoreferat. Przebieg pracy zawodowej. dr hab. Małgorzata Lekka, prof. nadzw. IFJ PAN Instytut Fizyki Jądrowej PAN Radzikowskiego 152, Kraków

Biologiczna ocena wyrobów medycznych Testy in vitro

prof. dr hab. Wojciech Kwiatek - Prezentacja zakładu NZ52 dr hab. Małgorzata Lekka Biomechanika pojedynczej komórki w aspekcie zmian nowotworowych

AFM. Mikroskopia sił atomowych

I. Wstęp teoretyczny. Ćwiczenie: Mikroskopia sił atomowych (AFM) Prowadzący: Michał Sarna 1.

Doktorantka: Żaneta Lewandowska

Podstawy fizyki wykład 2

KATEDRA CHEMII BIOMEDYCZNEJ

Temat jest proponowany dla studenta (imię i nazwisko): Opinia Komisji TAK / NIE. Lp Temat pracy dyplomowej Opis Opiekun

Centrum Diagnostyki i Terapii Laserowej Politechniki Łódzkiej

METODY BADAŃ BIOMATERIAŁÓW

Plan studiów na kierunku studiów wyższych: BIOCHEMIA studia pierwszego stopnia, profil ogólnoakademicki

Potencjał naukowo badawczy Wydziału Technologii Żywności, Uniwersytetu Rolniczego w Krakowie

Plan studiów na kierunku studiów wyższych: BIOCHEMIA studia pierwszego stopnia, profil ogólnoakademicki

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek (współpracujących ze sobą) o podobnej strukturze i funkcji. komórki. macierz zewnątrzkomórkowa

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek współpracujących ze sobą (o podobnej strukturze i funkcji) komórki

Właściwości błony komórkowej

XII SPOTKANIE UŻYTKOWNIKÓW MIKROSKOPÓW KONFOKALNYCH

Onkogeneza i zjawisko przejścia nabłonkowomezenchymalnego. Gabriel Wcisło Klinika Onkologii Wojskowego Instytutu Medycznego, CSK MON, Warszawa

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

DOTYCZY: Sygn. akt SZ /12/6/6/2012

CYTOSZKIELET CYTOSZKIELET

NOWOCZESNE TECHNIKI BADAWCZE W INŻYNIERII MATERIAŁOWEJ. Beata Grabowska, pok. 84A, Ip

Tkanki. Tkanki. Tkanka (gr. histos) zespół komórek współpracujących ze sobą (o podobnej strukturze i funkcji) komórki

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

Informacje ogólne. Wydział PUM. Specjalność - jednolite magisterskie * I stopnia X II stopnia. Poziom studiów

Dane mikromacierzowe. Mateusz Markowicz Marta Stańska

S YL AB US MODUŁ U ( PRZEDMIOTU) I nforma cje ogólne. Podstawy cytofizjologii

hab. Annę Krasowską, obejmującym prace nad wyjaśnieniem wpływu źródeł węgla fermentowalnych (glukoza) jak i niefermentowalnych (kwas mlekowy, kwas

I nforma cje ogólne. I stopnia X II stopnia. - zaliczenie

Specjalność (studia II stopnia) Oczyszczanie i analiza produktów biotechnologicznych

Eukariota - błony wewnątrzkomórkowe. Błony wewnętrzne stanowiące granice poszczególnych. przedziałów komórki i otaczające organelle komórkowe

ROLA WAPNIA W FIZJOLOGII KOMÓRKI

POLITECHNIKA ŁÓDZKA INSTRUKCJA Z LABORATORIUM W ZAKŁADZIE BIOFIZYKI. Ćwiczenie 3 ANALIZA TRANSPORTU SUBSTANCJI NISKOCZĄSTECZKOWYCH PRZEZ

Z47 BADANIA WŁAŚCIWOŚCI ELEKTROFIZJOLOGICZNYCH BŁON KOMÓRKOWYCH

Elektrochemiczne metody skaningowe i ich zastosowanie w in ynierii korozyjnej

Wykład 12 V = 4 km/s E 0 =.08 e V e = = 1 Å

CYTOSZKIELET CYTOSZKIELET Cytoplazma podstawowa (macierz cytoplazmatyczna) Komórka eukariotyczna. cytoplazma + jądro komórkowe.

Ocena ekspresji genów proangiogennych w komórkach nowotworowych OVP-10 oraz transfektantach OVP-10/SHH i OVP-10/VEGF

BIOLOGIA KOMÓRKI. Mechanizmy ruchów komórkowych wpływ anestetyków na komórki.

BIOLOGIA KOMÓRKI KOMÓRKI EUKARIOTYCZNE W MIKROSKOPIE ŚWIETLNYM JASNEGO POLA I KONTRASTOWO- FAZOWYM; BARWIENIA CYTOCHEMICZNE KOMÓREK

CHOROBY NOWOTWOROWE. Twór składający się z patologicznych komórek

Mikroskopia fluorescencyjna

Badania wybranych nanostruktur SnO 2 w aspekcie zastosowań sensorowych

Forum BIZNES- NAUKA Obserwatorium. Kliknij, aby edytować styl wzorca podtytułu. NANO jako droga do innowacji

Seminarium Wpływ realizacji pobytów stażowych (szkoleniowych) na rozwój potencjału dydaktycznego postdoców i doktorantów

Konsorcjum Biofarma i Centrum Biotechnologii Politechniki Śląskiej. Konferencja Nauka.Infrastruktura.Biznes

SYLABUS. Wydział Biologiczno - Rolniczy. Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii

MIĘDZYUCZELNIANE CENTRUM. Projekt realizowany przez Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Naprężenia i deformacje w ośrodku piezoelektrycznym.

Funkcje błon biologicznych

Marcin Sikora. Temat 1: Obserwacja procesów przemagnesowania w tlenkowych nanostrukturach spintronicznych przy użyciu metod synchrotronowych

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk

Data wydruku: Dla rocznika: 2015/2016. Opis przedmiotu

Unikalne cechy płytek i szalek IBIDI

CENTRUM MATERIAŁÓW POLIMEROWYCH I WĘGLOWYCH POLSKIEJ AKADEMII NAUK

SPIS TREŚCI WPROWADZENIE Podział biomateriałów Biomateriały w medycynie regeneracyjnej Cementy kostne...

Sesja prezentacji Wydziału Chemicznego

PLAN STUDIÓW. Rodzaj zajęć. e-nauczanie,

Wprowadzenie do biologii komórki nowotworowej podstawy diagnostyki onkologicznej

Wybrane techniki badania białek -proteomika funkcjonalna

STUDIA I STOPNIA NA KIERUNKU ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE. specjalność Biofizyka molekularna

SYLABUS DOTYCZY CYKLU KSZTAŁCENIA

S YLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) I nformacje ogólne. Biologia medyczna. Nie dotyczy

Grafen materiał XXI wieku!?

Biofizyka molekularna i komórkowa

Metody badania ekspresji genów

Komórka eukariotyczna organizacja

Komórka eukariotyczna organizacja

Materiał i metody. Wyniki

ZASTOSOWANIA FIZYKI W BIOLOGII I MEDYCYNIE Specjalność: Biofizyka molekularna. 3-letnie studia I stopnia (licencjackie)

Spis treści. Przedmowa Barbara Czerska Autorzy Wykaz skrótów... 19

Ultrawirowanie analityczne uniwersalna technika hydrodynamicznych i termodynamicznych badań cząsteczek biologicznych

Zakład Fizykochemii Ekosystemów (NZ59) Oddział Zastosowań Fizyki i Badań Interdyscyplinarnych. Dr hab. Ireneusz Śliwka prezentacja Zakładu NZ59

Filamenty aktynowe ORGANIZACJA CYTOPLAZMY. komórki CHO (Chinese hamster ovary cells ) Hoechst jądra, BOPIPY TR-X phallacidin filamenty aktynowe

Perspektywy rozwoju nauki w Polsce i na świecie. Quo vadis science? Dr n. med. Izabela Młynarczuk-Biały

Poznań, r.

Transport przez błony

SKANUJĄCY LASEROWY MIKROSKOP KONFOKALNY

ĆWICZENIA Z BIOCHEMII

Mikroskopia skaningowa tunelowa i siłowa

Uchwała Rady Wydziału Biochemii, Biofizyki i Biotechnologii Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie z dnia 20 czerwca 2017 r.

Dr hab. med. Mirosław Dziuk, prof. nadzw. Kierownik Zakładu Medycyny Nuklearnej WIM Warszawa

43 edycja SIM Paulina Koszla

UNIWERSYTET MEDYCZNY W BIAŁYMSTOKU

Prof. dr hab. Maria Kozioł-Montewka

SYLABUS MODUŁU (PRZEDMIOTU) Informacje ogólne

Badania własności optycznych grafenu

Adres do korespondencji: Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej PAN, ul. Reymonta Kraków.

Cząsteczki i światło. Jacek Waluk. Instytut Chemii Fizycznej PAN Kasprzaka 44/52, Warszawa

Wprowadzenie do biologii komórki nowotworowej podstawy diagnostyki onkologicznej

Rozmnażanie i wzrost komórek sąściśle kontrolowane. Genetyczne podłoże nowotworzenia

Zakład Chemii Teoretycznej i Strukturalnej

Wydziału Biotechnologii i Nauk o Żywności

Analizator mleka z licznikiem komórek somatycznych LACTOSCAN COMBO

Opis efektów kształcenia dla modułu zajęć

Transkrypt:

Biomechanika pojedynczej komórki w aspekcie zmian nowotworowych Małgorzata Lekka NZ52, IFJ PAN

O czym będzie mowa: Powstawanie przerzutów Rozpoznawanie pojedynczej komórki rakowej Oddziaływanie komórek z otoczeniem Badania własności powierzchniowych komórek

Powstawanie przerzutów Wirtz et al. Nature Reviews Cancer (2011)

Zmiany własności pojedynczych komórek prawidłowa rakowa Vedula et al. The IES Journal A, (2009) http://breastcancer.about.com/ Różnorodna ekspresja powierzchniowych receptorów (np. receptory HER w raku piersi).

Powstawanie przerzutów Powstawanie przerzutów jest procesem wieloetapowym, w którym właściwości adhezyjne, zdolność do deformacji oraz do ich aktywnego ruchu są ważnymi czynnikami wyznaczającymi ich inwazyjność.

Powstawanie przerzutów Rak jajnika: rozpychanie się komórek rakowych Powstawanie przerzutów jest procesem wieloetapowym, w którym właściwości adhezyjne, zdolność do deformacji oraz do ich aktywnego ruchu są ważnymi czynnikami wyznaczającymi ich inwazyjność. Iwanicki et al., Cancer Discovery (2011)

Cel badań zrozumienie mechanizmu zmian własności mechanicznych (elastyczności i adhezji) komórek w powiązaniu z procesami zachodzącymi podczas powstawania przerzutów praktyczne zastosowanie uzyskanej informacji znalezienie cechy lub grupy cech, która umożliwi np. sortowanie komórek o zadanych własnościach fizycznych

Metody badawcze Metody badania własności fizyko-chemicznych pojedynczych komórek pozwalają na rozpoznanie komórek rakowych znajdujących się w otoczeniu komórek zdrowych. Dokładność wykrywania kilkanaście komórek. Jedną z obecnie stosowanych technik jest mikroskopia sił atomowych.

Metody badawcze Mikroskop sił atomowych Detektor F L Laser F N Sprężynka z igłą Próbka Mikroskop AFM pracujący w IFJ PAN w Krakowie Skaner

Metody badawcze Mikroskop fluorescencyjny J.Gostek, praca mgr, (2012)

Metody badawcze Mikroskop fluorescencyjny G-actin F-actin fibroblast 7-9 nm stress fibers keratinocytes 50 μm J.Gostek, praca mgr, (2012) autor: B. Orzechowska

Rozpoznawanie komórek rakowych Własności elastyczne pojedynczych komórek komórki nowotworowe są bardziej deformowalne komórki prawidłowe (lub referencyjne z mniej zaawansowanego stadium raka) komórki nowotworowe Pęcherz Czerniak Jelito Lekka et al., Micron (2012) Lekka et al., Arch. Biochem. Biophys., (2012)

Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można rozpoznać pojedynczą komórkę o zmienionych własnościach mechanicznych? Lekka et al. Micron 2012

Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można rozpoznać pojedynczą komórkę o zmienionych własnościach mechanicznych? HCV29 sprężynka z igłą T24 T24 komórki HCV29 Lekka et al., Micron (2012) stężenie komórek: Lekka et al. Micron 2012 44000 (T24) & 67000 (HCV29) per ml; po 24h hodowli

Liczba komórek Rozpoznawanie komórek rakowych Elastyczność komórek w mieszaninach pokrywa się z elastycznością komórek hodowanych oddzielnie Lekka et al., Micron (2012)

Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można zaobserwować zmianę elastyczności w tkankach?

Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można zaobserwować zmianę elastyczności w tkankach? Pomiary makroskopowe silnie zaawansowane nowotwory Lee et al., Yonsei Med. J. (2011) Krouskop et al. Ultrasonic Imaging, (1998)

Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można zaobserwować zmianę elastyczności w tkankach? 5, 10, 20 microns margins 20 um cancer Lekka et al., Arch. Biochem. Biophys. (2012); Lekka et al., Nature Nanotech., (2009)

Liczba próbkowań Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można zaobserwować zmianę elastyczności pojedynczych komórek w tkankach? tkanka prawidłowa E [kpa] Nguyen et al., Pattern Rec. Lett. 2012 Wymagana jest korelacja pomiędzy obrazem mikroskopowym a profilem elastyczności

Liczba próbkowań Rozpoznawanie komórek rakowych Czy można zaobserwować zmianę elastyczności pojedynczych komórek w tkankach? tkanka rakowa E [kpa] Nguyen et al., Pattern Rec. Lett. 2012 Wymagana jest korelacja pomiędzy obrazem mikroskopowym a profilem elastyczności

Rozpoznawanie komórek rakowych Korelacja pomiędzy obrazem mikroskopowym a profilem elastyczności B.Orzechowska, praca mgr, 2012

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Butcher et al. Nature Reviews Cancer (2009)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Macierz zewnątrzkomórkowa (białka: fibronektyna, laminina) łańcuchy cukrowe białka białko z łańcuchem cukrowym dwuwarstwa lipidowa białka Lekka Cellular Analysis by AFM, monografia (Stanford, 2014/2015) Cytoszkielet (włókna aktynowe)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Znaczenie własności fizyko-chemicznych w charakterze wzrostu i własnościach komórek selektywna identyfikacja pojedynczych komórek w oparciu o przypisane im parametry fluorescencyjne, morfologię komórki i ich własności mechaniczne. Zmiany nowotworowych występujące na powierzchni komórki lub bezpośrednio pod jej powierzchnią.

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Sackmann et al., ChemPhysChem (2002) Czy odpowiedź komórkowa jest zalezna od sztywności podłoża, rodzaju komórek i obecności białek ECM?

Oddziaływanie komórek z otoczeniem czerniak Sackmann et al., ChemPhysChem (2002) oddziaływania nie-specyficzne K.Mayr (JKU Linz) & J.Gostek, 2013

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Własności powierzchni mogące wpływać na zachowanie się komórek skład chemiczny topografia hydrofobowość/hydrofilowość elastyczność podłoża poli(dimetylosiloksan) (PDMS) możliwa zmiana elastyczności (regulacją czasu wygrzewania lub udziału czynnika sieciującego) Sz. Prauzner-Bechcicki (praca dr)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Sz. Prauzner-Bechcicki (praca dr)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem szkło Sz. Prauzner-Bechcicki (praca dr)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem szkło E tot = E adh + E ela Sz. Prauzner-Bechcicki (praca dr)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Mohammadi et al. Soft Matter, (2010)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem Szkiełko nakrywkowe ~ warstwa białka kilka μm ~ 500 μm warstwa żelu

PC3 Du145 Oddziaływanie komórek z otoczeniem Szkiełko nakrywkowe ~ warstwa białka kilka μm ~ 500 μm warstwa żelu Zmiana morfologii komórek w odpowiedzi na sztywność podłoża ~ 6,5 kpa ~ 100 kpa Szkło ~ 6,5 kpa ~ 100 kpa Szkło K. Pogoda (praca dr)

Oddziaływanie komórek z otoczeniem sztywne podłoże - szkło Moduł Young a komórki rośnie wraz ze wzrostem sztywności podłoża w obecności białek macierzy zewnątrzkomórkowej K. Pogoda (praca dr) (charakter wzrostu może różnić się w zależności od typu komórki)

Skład chemiczny powierzchni komórek Macierz zewnątrzkomórkowa (białka: fibronektyna, laminina) łańcuchy cukrowe białka białko z łańcuchem cukrowym dwuwarstwa lipidowa białka Lekka Cellular Analysis by AFM, monografia (Stanford, 2014/2015) Cytoszkielet (włókna aktynowe)

Skład chemiczny powierzchni komórek zmiany obserwowane w błonie komórkowej zmiany własności wybranych cząsteczek znajdujących się na powierzchni komórek

Skład chemiczny powierzchni komórek Spektrometria masowa jonów wtórnych powierzchniowa zdolność rozdzielcza 200 nm głębokościowa zdolność rozdzielcza 10 nm J.Gostek (praca dr) ToF-SIMS jest dostępny na bazie podpisanego porozumienia IF UJ a IFJ PAN

Skład chemiczny powierzchni komórek Spektrometria masowa jonów wtórnych J.Gostek (praca dr)

Skład chemiczny powierzchni komórek ToF SIMS + PCA E [kpa] 20 15 10 R = 0.954 HCV29 J.Gostek (praca dr) 5 HTB9 HT1376, T24 0 0 5 10 15 20 25 Q Residuals

Skład chemiczny powierzchni komórek zmiany obserwowane w błonie komórkowej zmiany własności wybranych cząsteczek znajdujących się na powierzchni komórek Czy zmienionej liczbie receptorów powierzchniowych towarzyszy zmiana siły oddziaływania?

Wybrane cząsteczki powierzchniowe N-kadheryna WM115 primary skin melanoma (ATCC); WM266-4 skin metastasis of skin melanoma (ATCC, same patient as WM115); [kda] WM266-4 WM115 Elektroforeza 170 130 próbki standard 100 N-cadherin [kda] 55 WM266-4 WM115 40 33 β-actin

Wybrane cząsteczki powierzchniowe N-kadheryna WM115 WM266-4 WM115 primary skin melanoma (ATCC); WM266-4 skin metastasis of skin melanoma (ATCC, same patient as WM115);

Podsumowanie Wykorzystanie metod pozwalających na pomiar własności fizycznych żywych komórek pozwoli na poznanie roli otoczenia komórek w powstawaniu przerzutów. Profil elastyczności Lekka, Nature Nanotech. (2012)

Skład grupy Pracownia Badań Mikroukładów Biofizycznych 1. Małgorzata Lekka (profesor wizytujący - program WZROST, UMK 2011) 2. Zbigniew Stachura 3. Joanna Wiltowska-Zuber 4. Joanna Pabijan Doktoranci 1. Szymon Prauzner-Bechcicki (Preludium, Etiuda) 2. Katarzyna Pogoda (Fulbrigt) 3. Justyna Gostek 4. Barbara Orzechowska Dorobek naukowy w latach 2009-2014 - realizacja 2 projektów NCN - Harmonia, Preludium (2011-2014), - zadania wykonywane w ramach Akcji COST TD1002 (AFM4NanoBioMed), projekt SMW (FP7 EU), realizowany w okresie 2008-2011. Publikacje: 29 pozycji w tym 5 pozycji (> 45 pkt): Biosensors & Bioelectronics, 2 x Nature Nanotechnology, Biomaterials, Nanomedicine. Monografia Cellular Analysis by Atomic Force Microscopy wydawnictwo Stanford 2014/2015.

Współpraca Katedra Biochemii Lekarskiej Collegium Medium UJ (prof. P. Laidler) Zakład Inżynierii Nowych Materiałów Instytut Fizyki UJ (prof. A.Budkowski)

Dziękuję