Repository logo

Browsing by Author "Gnanachandran, Kajangi"

  • Thumbnail Image
    Item
    Elastic and rheological properties of human bladder cancer cells: from single cells to spheroids
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2022) Gnanachandran, Kajangi; Lekka, Małgorzata; Podesta, Alessandro; Budkowski, Andrzej; Laidler, Piotr; Nowak, Wiesław
    Wiadomo, że mechaniczne i mikroreologiczne właściwości komórek, wraz z rearanżacjami w ich cytoszkielecie aktynowym, są związane z progresją nowotworu przez przejęcie ważnej roli w badaniach nad diagnostyką nowotworów. Hodowle komórek 3D mogą naśladować naturalne środowisko komórek i niektóre cechy guzów litych, będąc szeroko stosowanymi jako potencjalne modele in vitro do odkrywania nowych cech biologicznych komórek rakowych i odkrywania leków przeciwnowotworowych. W tym badaniu do utworzenia wielokomórkowych sferoidów wykorzystano trzy linie komórkowe z różnych stadiów raka pęcherza moczowego: HCV29 (rak niezłośliwy), HT1376 (rak III stopnia) i T24 (rak przejściowokomórkowy IV stopnia). Komórki te również charakteryzują się innym cytoszkieletem aktynowym. Ich właściwości mechaniczne i mikroreologiczne są badane za pomocą mikroskopii sił atomowych (AFM) w nanoskali oraz spektroskopii sił hydraulicznych (HFS), innowacyjnej techniki aspiracji mikropipetowej, w skali makro. Prace te skupiały się głównie na zrozumieniu, w jaki sposób zmieniają się właściwości lepkosprężyste komórek w hodowlach 2D, tj. pojedynczych komórkach, monowarstwach i sferoidach 3D. Nasze wyniki z AFM pokazują, że zarówno pod wpływem ściskania, jak i naprężenia ścinającego, komórki HCV29 są sztywniejsze niż komórki HT1376 i T24, co potwierdza, że komórki rakowe są bardziej odkształcalne niż komórki niezłośliwe, niezależnie od warunków hodowli. Następnie oceniono związane z wiekiem zmiany właściwości mechanicznych sferoidów, a wyniki porównano z analizą histologiczną przekrojów sferoid. Wyniki AFM wykazały, że wszystkie komórki stają się sztywniejsze z powodu efektu starzenia i reorganizacji ich cytoszkieletu. Zaobserwowano również, że sferoidy utworzone przez komórki HCV29 były jedynymi, które wytwarzały macierz zewnątrzkomórkową (ECM), co może wyjaśniać zmiękczenie tych sferoidów po wykryciu przez HFS. Dlatego zmiany w interakcjach komórka-komórka i komórka-ECM podczas starzenia mogą mieć duży wpływ na mechaniczne zachowanie komórek. Na koniec sprawdzono, czy właściwości mechaniczne uzyskane dzięki HFS można wykorzystać do badania wpływu docetakselu (DTX), leku przeciwnowotworowego, na trzy rodzaje sferoidów raka pęcherza moczowego. Wyniki pokazały, że trzy linie komórkowe zachowują się inaczej i że HFS może wykrywać zmiany mechaniczne wywołane przez lek, nawet w bardzo niskich stężeniach, przed pojawieniem się jakiegokolwiek markera biologicznego, co czyni HFS korzystną metodą oceny aktywności związków przeciwnowotworowych. Biorąc pod uwagę wszystkie wyniki tej pracy, dochodzimy do wniosku, że właściwości mechaniczne i reologiczne sferoidów raka pęcherza, określane za pomocą AFM i HFS, mogą służyć jako markery biofizyczne nie tylko w diagnostyce, ale także w leczeniu tego typu nowotworu.
  • Thumbnail Image
    Item
    Mechanical way to study cell brush
    (Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2025-03-06) Lekka, Małgorzata; Makarova, Nadezda; Gnanachandran, Kajangi; Sokolov, Igor
    Atomic force microscopy (AFM) has been used to study the mechanical properties of cells, in particular, malignant cells. Softening of various cancer cells compared to their nonmalignant counterparts has been reported for various cell types. However, in most AFM studies, the pericellular layer was ignored. As was shown, it could substantially change the measured cell rigidity and miss important information on the physical properties of the pericellular layer. Here we take into account the pericellular layer by using the brush model to do the AFM indentation study of bladder epithelial bladder nonmalignant (HCV29) and cancerous (TCCSUP) cells. It allows us to measure not only the quasistatic Young’s modulus of the cell body but also the physical properties of the pericellular layer (the equilibrium length and grafting density). We found that the inner pericellular brush was longer for cancer cells, but its grafting density was similar to that found for nonmalignant cells. The outer brush was much shorter and less dense for cancer cells. Furthermore, we demonstrate a method to convert the obtained physical properties of the pericellular layer into biochemical language better known to the cell biology community. It is done by using heparinase I and neuraminidase enzymatic treatments that remove specific molecular parts of the pericellular layer. The presented here approach can also be used to decipher the molecular composition of not only pericellular but also other molecular layers. Data are published in ACS Appl. Mater. Interfaces 2023, 15, 30, 35962–35972.