使用跳跃探针扫描离子电导显微镜探索H2O2应激对单个癌细胞的影响

发布时间：2024-06-14 14:42:44 栏目：精选知识

导读 在最近发表于多学科学术期刊《科学通报》的一项研究中，金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI) 的研究人员利用跳跃探针扫描离子电导显...

在最近发表于多学科学术期刊《科学通报》的一项研究中，金泽大学纳米生命科学研究所(WPI-NanoLSI) 的研究人员利用跳跃探针扫描离子电导显微镜 (HPICM) 和高灵敏度铂功能化纳米电极，在单细胞水平和实时水平上深入研究了单个活体结直肠癌 Caco-2 细胞对细胞内和细胞外过氧化氢 (H 2 O 2 )梯度变化的动态响应，特别关注良性应激。《科学通报》是一份半月刊的高水平同行评议研究机构，涵盖了广泛的自然科学和高科技领域。他们的发现为癌症和 H 2 O 2相关炎症疾病的创新疗法带来了希望。



活性氧 (ROS) 的产生在各种疾病中起着重要作用，包括动脉粥样硬化、慢性阻塞性肺病和癌症。尽管临床前抗氧化疗法前景光明，但临床试验的结果并不令人满意。过氧化氢 (H 2 O 2 ) 是一种稳定的 ROS 衍生物，可作为良性应激源，是生理信号传导的重要参与者。肿瘤微环境中的 H 2 O 2浓度与结直肠癌的发生和进展密切相关。更深入地了解 H 2 O 2的功能及其在单个癌细胞中的具体功效，可能为更有效的 ROS 相关治疗铺平道路。

作者利用跳跃探针扫描离子电导显微镜 (HPICM) 和 Pt 功能化纳米电极定量评估单个结肠直肠癌 Caco-2 细胞在 H 2 O 2应激下的细胞形态、细胞机械性能以及细胞外至细胞内应激 H 2 O 2梯度的动态响应。调查显示，暴露于 0.1 或 1 mmol/LH 2 O 2应激可使细胞外至细胞内的 H 2 O 2梯度分别从 0.3 增加到 1.91 或 3.04。此外，研究发现，F-肌动蛋白依赖性细胞硬度在 0.1 mmol H 2 O 2的应激下增加，但在 1 mmol H 2 O 2的应激下降低。此外，AKT激活可以正向调节良性压力引起的细胞僵硬，并对H2O2清除酶GPX2的表达产生负面影响，最终维持相对稳定的细胞H2O2水平。

这项研究表明，低浓度 H 2 O 2引起的应激可能导致某些 H 2 O 2靶向疗法失败。研究结果揭示了癌细胞抗氧化防御中细胞物理特性和生化信号之间的新相互作用，揭示了 H 2 O 2应激在单细胞水平上用于生存的机制。这一认识对于理解癌症发展和其他 H 2 O 2相关炎症疾病至关重要。在 H 2 O 2应激下抑制 GPX会导致细胞毒性，这表明可能增强结肠癌治疗。这些发现有望开发针对癌症和 H 2 O 2相关炎症疾病的创新疗法。