Browsing by Author "Nowakowski, Robert A."
Results Per Page
Sort Options
Item Rola sił mechanicznych generowanych przez macierz zewnątrzkomórkową w rozwoju raka prostaty(2015) Pogoda, Katarzyna; Lekka, Małgorzata; Budkowski, Andrzej; Nowakowski, Robert A.Komórki cechuje zdolność do percepcji i reakcji na sygnały mechaniczne docierające z ich otoczenia. W żywym organizmie komórki są elementami tkanek, których sztywność może wynosić zaledwie ~ 100 Pa dla mózgu, ale aż ~ 100 000 Pa dla miękkiej chrząstki. Mechanoczułość, rozumiana jako zdolność do przekształcenia bodźca fizycznego na sygnał biochemiczny, odgrywa kluczową rolę w procesie rozpłaszczania się komórek, podziale komórkowym oraz migracji. Liczne próby eksperymentalnego zbadania oddziaływań mechanicznych występujących miedzy komórką, a jej natywnym otoczeniem doprowadziły do opracowania protokołów syntezy podłoży hydrożelowych o własnościach lepkosprężystych podobnych do tkanek ludzkiego organizmu. Zbadanie wpływu bodźców mechanicznych na aktywność fizjologiczną komórek wydaje się być szczególnie interesujące w kontekście chorób nowotworowych, którym często towarzyszą lokalne zmiany sztywności tkanek, palpacyjnie wyczuwalne jako guzy. Prezentowane w niniejszej pracy badania prowadzone były dla komórek prawidłowych, pochodzących z obwodowej strefy gruczołu krokowego (PZ-HPV-7), oraz komórek rakowych, wywodzących się z przerzutów raka prostaty do mózgu (Du145) i kości (PC-3). Manipulacja sztywnością otoczenia komórek była możliwa dzięki zastosowaniu hydrożeli polimerowych wykonanych z polikarylamidu. Własności chemiczne i fizyczne hydrożeli zostały zweryfikowane przy użyciu spektroskopii absorpcyjnej z transformatą Fouriera, reometru rotacyjnego oraz mikroskopu sił atomowych. W celu opisania własności elastycznych komórek, organizacji ich cytoszkieletu oraz pola powierzchni zastosowano mikroskopię fluorescencyjną oraz mikroskopię sił atomowych. Jakościowa analiza mechanoczułości poszczególnych linii komórkowych była możliwa dzięki wprowadzeniu dwóch parametrów – AR (będącego miarą szybkości zmian pola powierzchni komórek w funkcji sztywności otoczenia) oraz SR (będącego miarą szybkości zmian elastyczności komórek w funkcji sztywności otoczenia). Uzyskane wyniki pokazują modulującą rolę bodźców mechanicznych docierających do komórek z ich otoczenia. Ponadto, mechanoczułość komórek prawidłowych i nowotworowych przejawia odmienny charakter. Różnice są widoczne zarówno w morfologii komórek, ich własnościach elastycznych jak i tempie podziału komórkowego.Item The role of mechanical interactions in prostate cancer therapy and cell resistance to anti-cancer drugs(Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences, 2021) Kubiak, Andrzej; Lekka, Małgorzata; Laidler, Piotr; Gruszecki, Wiesław; Nowak, Wiesław; Nowakowski, Robert A.Choroby nowotworowe stanowią drugą najczęstsza przyczynę zgonów na świecie. Stąd też od wielu lat prowadzi się szeroko zakrojone badania mające na celu stworzenie skutecznych terapii przeciwnowotworowych. Badania te, często bardzo zaawansowane i oparte na rzetelnej wiedzy biologicznej, wciąż napotykają na szereg trudności. Dzieje się tak dlatego, iż komórki nowotoworowe charakteryzuje zdolność do wykształcania lekooporności. W praktyce oznacza to, że nawet bardzo mała grupa komórek, które przeżyją agresywną chemoterapię, może doprowadzić do odrodzenia się guza. Co więcej istnieje wtedy większe ryzyko, iż komórki potomne powstające w wyniku podziałów komórek lekoopornych, będą również bardziej oporne na zastosowaną chemoterapię. Badania na poziomie biologicznym i biochemicznym pozwoliły na zidentyfikowanie szeregu mechanizmów lekooporności. Wśród nich jest działanie transbłonowych pomp – stworzonych z kanałów białkowych. Pompy takie są w stanie wypompowywać leki z komórek, chroniąc je w ten sposób przed ich działaniem. Ta wiedza stała się podstawą to prób klinicznych celujących właśnie w transbłonowe pompy. Wyniki jednak, jak dotąd okazują się być rozczarowujące. Stąd też konieczne staje się znalezienie alternatwynych metod pozwalających na dokonanie trafnej oceny zarówno lekkoporności komórek rakowych jak i skuteczności działania samych leków. Mikroskopia sił atomowych jest techniką pozwalającą na badanie właściwości mechanicznych żywych komórek. W dotychczasowych badaniach pozwoliła no wykazanie, iż komórki rakowe są bardziej odkształcalne niż odpowiadające im komórki zdrowe. Celem niniejszej rozprawy doktorskiej było znalezienie odpowiedzi na pytanie, czy działanie chemioterapeutyków wpływa na własności mechaniczne komórek rakowych i czy takie zmiany można traktować jako markery lekooporności komórek raka prostaty. Z uwagi na fakt, że leki przeciwnowtworowe oddziałują na cytoskielet oraz jądra komórkowe – w niniejszej pracy rejestrowano mapy elastyczności komórek dla różnych obszarów na komórce i głębokości próbkowania. Pozwoliło to na wyznaczenie właściwości mechanicznych w obrębie jąder komórkowych oraz lamelipodiów. Przeprowadzenie tak zaawansowanych eksperymentów z zastosowaniem mikroskopii sił atomowych wymagało ich osobnej weryfikacji prowadzonej na wielokrotnie już mierzonym modelowym układzie komórek raka pęcherza moczowego. Dodatkowo badania te zostały uzupełnione eksperymentami opisującymi biologiczną odpowiedź komórek na działanie leków. Dzięki takiemu podejściu było możliwe zrozumienie znaczenia mechanicznej odpowiedzi komórek na określonym etapie biologicznego działania leku. W ostatnim etapie, wyniki uzyskane podczas standardowych eksperymentów uzupełniono o badania nad komórkami hodowanymi w warunkach imitujących środowisko guza tj. w przypadku braku składników odżywczych. Wyniki uzyskane w ramach tej pracy doktorskiej wykazują, iż komórki raka prostaty wykazują mechaniczną odpowiedź na działanie leków przeciwnowotworowych. Odpowiedź ta nie jest bezpośrednio związana z mechanizmem działania leków ale ze skutkami działania leków (w tym zdolnością do zabijania komórek rakowych). W przypadku trzech badanych leków, a mianowicie, docetakselu, winfluniny i kolchicyny, komórki sztywnieją w odpowiedzi na ich działanie. Warto zauważyć, że przeprowadzając te badania w funkcji czasu, można było wykazać zależne od czasu zmiany właściwości mechanicznych komórek oraz zidentyfikować, dla którego leku powodującego najmniejsze uszkodzenia w komórkach reakcja mechaniczna pojawia się najpóźniej. Istotny wzrost sztywności komórek zaobserwowano również w przypadku komórek głodzonych. Komórki te były również mniej podatne na działanie docetaxelu – leku przeciwnowtworowego stosowanego w terapii raka prostaty. Uzyskane wyniki potwierdzają zatem, że zmiany właściwości mechanicznych komórek pozwalają na ilościową ocenę działania leków przeciwnowotworowych.