低强度超声连续抑制癌细胞迁移
Itziar冈萨雷斯
1*,
Jon Luzuriaga
2,
Alba Valdivieso1,Manuel Candil1,耶稣Frutos3、4,Jaime Lopez1,路易斯·埃尔南德斯1,
Luis Rodriguez-Lorenzo
5,
维吉尼亚Yague
6,
何塞·路易斯·布兰科
6,阿尔贝托·平托1和
朱莉伯爵
3、4
- 1群超声波谐振器的结果,物理技术和给研究所Consejo优越de Investigaciones Cientificas (CSIC),马德里,西班牙
- 2信号实验室,细胞生物学、组织学、医学院和护理,巴斯克国家大学(UPV / EHU) Leioa,西班牙
- 3分子流行病学和预测肿瘤标志物集团·拉蒙-卡哈尔健康研究所(IRYCIS),马德里,西班牙
- 4在癌症生物医学研究网络(CIBERONC),马德里,西班牙
- 5聚合物ICTP科技研究所CSIC,马德里,西班牙
- 6大学为马德里芬欧蓝,Escuela Tecnica优越de Ingenieros de Telecomunicacion马德里,西班牙
近年来,它已被证实集体细胞迁移是一个基本的步骤,肿瘤的扩散和转移过程。首次在这篇文章中,我们展示如何低强度超声波产生长期的集体迁移的抑制上皮癌细胞在伤口愈合过程。特别是,我们显示胰腺肿瘤细胞,PANC-1,成长为单层膜在体外应对这些电波频率接近1 MHz和低强度(< 100 mW厘米−2文化)48 - 72 h后几分钟一个超声波辐照。这个新战略打开一个新的行动阻止癌症过程中恶性肿瘤细胞的扩散。尽管声压振幅有关空间变化诱导试验,细胞行为作为一个整体,展示一个集体动态响应声学性能。实验样本没有先前的饥饿的表现出非凡的影响LICUs从第一个小时的文化,更加突出比单层与实验进行实验前禁食。这个新策略来控制细胞迁移证明的有效性LICUS不是饥饿细胞打开一个新行上的行动研究的影响在活的有机体内超声波驱动与恶性肿瘤组织细胞。这是一个概念验证研究演示物理超声波刺激对肿瘤细胞迁移的影响。深入的生物学研究超声波的影响和潜在的生物机制是持续的,但超出了本文的范围。
1介绍
集体细胞迁移中起着至关重要的作用在癌症入侵和转移等病理过程,现象取决于恶性肿瘤细胞的侵袭性和迁移能力(fiedl的用于检查电子邮件地址和吉尔摩,2009;Yilmaz Christofori, 2010;李et al ., 2013;部et al ., 2015)。在集体迁移,细胞移动作为一个整体维护和信息枢纽,除了一些领导人细胞在前面,哪个驱动器迁移通过扫描环境识别路径,而追随者细胞有助于优化集体运动(哈利勒fiedl的用于检查电子邮件地址,2010;Reffay et al ., 2011)。微流体平台可以在观察和分析这些过程通过组织的细胞迁移。在体外实验表明,上皮细胞领袖在伤口的边缘进行再伸长比其他细胞上皮单层的前沿,垂直于传播方向的迁移(Wirtz et al ., 2011;Vedula et al ., 2012;Brugues et al ., 2014;Reffay et al ., 2014;山口et al ., 2015;Trepat Sahai, 2018)。领袖的机械作用细胞在集体细胞迁移和一些机械力的作用和细胞耦合在集体细胞重排和迁移在体外系统最近分析(Trepat et al ., 2009;Brugues et al ., 2014;山口et al ., 2015;Trepat Sahai, 2018)。
牵引力测量被用来分析上皮literature13伤口闭合在一些研究。虽然伤口关闭,细胞表现出两种类型的牵引力:力量指向远离缺口,经典观察细胞迁移期间,部队指向的差距。有趣的是,这些部队可以归因于lamellipodial突起和肌动球蛋白电缆收缩。晚期的伤口闭合,牵引力量主要指向的差距。分析移行细胞层内的这些力量显示细胞间积累压力从边缘到单层,导致更大的张力和信息连接(Serra-Picamal et al ., 2012;Deforet et al ., 2014)。因此,移行细胞单层膜可以被视为组织下紧张。
其他最近的研究表明令人惊讶的振荡运动的上皮细胞层(Kocgozlu et al ., 2016;Notbohm et al ., 2016;Ladoux Mege, 2017)。这些振荡定义运动上皮细胞向外的单层,相间运动向内部的径向方向。意想不到的各种细胞运动是复杂的生物力学行为相关组织(细胞可以变形)和他们的活动自然性质(公园et al ., 2016)(细胞可以修改他们的收缩性或胶粘剂属性)。
另一方面,细胞密度也是一个重要的监管机构集体细胞动力学(Sadati et al ., 2013;加西亚et al ., 2015;加戈et al ., 2019)。平均细胞速度稳定时达到融合,减少细胞密度增加,导致开关从液体到固体状态(Sadati et al ., 2013)。随着细胞密度增加,每个单元格内的人口变得越来越被邻国,进而减少运动和大运动相关性(更大的细胞迁移集群在一起)。这就是所谓的“细胞干扰效应”(cio et al ., 2021)。大规模协调也减少了细胞密度上升,与短细胞位移(Bazou et al ., 2017;Suarez-Arnedo et al ., 2020)。
最近的文献表明,集体细胞行为可以改变应用程序的外部力量,包括重力(公园et al ., 2016)和化学和物理stimuli3。在细胞单层膜上的抑制性影响电磁场最近分析(健康的影响暴露在超声波和次声波,2010;Bazou et al ., 2017;Suarez-Arnedo et al ., 2020)。然而,振动机械力产生的影响应用于癌症细胞层尚未分析肿瘤细胞的集体迁移过程,本文中讨论。
在此,我们证明低强度超声波产生长期抑制上皮癌细胞的集体迁移,特别是,在单层细胞接近1 MHz频率和低强度(< 100 mW厘米−2文化)48 - 72 h后几分钟一个超声波辐照。
2方法和材料
常规组织培养检测,超声波发生器,孵化器有限公司2供应和成像设备在细胞单层膜上已被用于实验由超声波换能器驱动。挠单层膜的融合性的胰腺癌细胞系Panc-1被选为样本分析伤口愈合过程,没有以前的超声辐照。
2.1实验装置
传统8-well与矩形几何和平底盘子从压电陶瓷超声驱动PZ26 (Ferroperm)的矩形区域(30毫米×15毫米x 1.5毫米)。提供10 V峰电信号的换能器的频率1 MHz,生成一个连续的正弦波。包含挠的传感器是附加在一个单层的振动的传播。
亮场显微镜的成像设备包括(徕卡微系统智能细胞成像仪Paula)配备了数码相机运行的特定软件图像/视频的采集和控制在整个文化过程(图1一个)。因此,细胞的动态实时监测接触LICU每10分钟之后,很长一段72 h的文化,根据伤口愈合过程的阶段显微镜拍摄的。NIH科学ImageJ免费软件被用来处理拍摄的图像,允许重建单细胞的轨迹(https://image.net/software/imagej/威斯康星大学麦迪逊分校)。
图1。(一)实验装置包括超声波发生器、换能器、显微镜在孵化器和图像处理器;(B)声压模式建立在f = 1.003 MHz直接位于超声致动器。聚苯乙烯珠(20µm)收集节点的压力,这种模式。
图1一个显示了实验装置,包括孵化器内用显微镜由外部控制电脑,超声波传感器,信号发生器和板包括细胞样品暴露在超声波。
2.2实验过程
(我)细胞培养制备、(2)scratch-making, (iii)伤口愈合化验:数据采集和决心的伤口愈合率,(iv)的应用超声波和伤口愈合化验,和(v)数据分析。
2.2.1细胞培养制备
PANC-1是一个类上皮癌细胞系来源于人类胰腺(鹿et al ., 2010写明ATCC人类细胞)和形式的一部分文化集合(https://www.atcc.org/)。标准PANC-1细胞株的细胞培养协议申请后细胞样品制备2009年PANC1细胞系,细胞生长的协议。PANC-1细胞系培养在RPMI (Gibco /英杰公司)与10%胎牛血清(补充的边后卫;英杰公司)和50个单位/毫升青霉素和链霉素(表达载体)和保存在一个孵化器有限公司5%2和37°C。大约8.8×106年8-well盘子镀PANC-1细胞单层培养,直到融合性的形成。然后,细胞被饿死在serum-reduced中等(1%血清)24 h(饥饿条件)或维护共同的完全培养基(10%血清)(控制)。在愈合实验,细胞暴露在添加1µL TGF-β刺激的重组TGF-β促进细胞运动体外。所有方法描述按照指导原则和有关规定进行的主办机构。人类受试者的样本不能用于这项研究。
2.2.2 Scratch-Making
划痕是由使用2-µL吸管技巧直径大约400微米。一旦细胞单层划伤,伤口直接提出了尖锐的界限变得模糊的愈合过程。因此,治疗过程发生不规则。细胞迁移的速度可以用两个单量化指标:伤口宽度之间的平均距离的边缘和/或伤口面积面积计算的无细胞的捕获的图像。在这个过程中,领导者和追随者附近的细胞迁移在不同的方向,不仅在伤口的宽度的方向。细胞分散,使伤口少夏普和连续的轮廓。
2.2.3伤口愈合化验
数据采集和伤口愈合率的确定过程来确定伤口愈合率。在愈合实验,细胞暴露在添加1µL TGF-β刺激的重组TGF-β促进细胞运动在体外。伤口拍摄定期每10分钟长时间的24日,48或72 h。Alamar蓝试验是用来测量细胞生存能力在每次实验根据制造商的指示。
伤口愈合率也从伤口区域测量计算拍摄图像。伤口覆盖的面积和平均和标准偏差的划痕宽度进行了分析借助ImageJ插件:Wound_healing_size_tool (Pajic-Lijakovic MIlivojevic, 2020)(WHST)。化验的结果从至少三个独立的实验。迁移率可以表示为断面收缩率或伤口关闭完成伤口愈合过程中拍摄的图像(Cukjati et al ., 2001)。我们计算细胞的速度根据情商相对关闭伤口。(1)。(Moyano et al ., 2022):
在哪里一个t = 0 h伤口的面积是衡量后立即抓(t = 0 h)和一个t = h是伤口的面积测量h scrath几小时后的性能。关闭比例会随着时间增加,细胞迁移。
2.2.4应用超声波和伤口愈合的化验
细胞样品暴露在超声波从下面压电致动器连接到包含样例。这是每个实验只接触一次声强度水平接近60 mWatt /厘米2,明显低于文献中描述组织损伤阈值(Saraswathibhatla et al ., 2020期间)10分钟,15分钟或20分钟前立即在不同实验样本引入他们文化的孵化器。
LICUs在单层膜的应用后,样本的2或3天,每2小时拍摄。LICUs应用而不是LIPUS(脉冲波)控制行动的确切时间单色波1 MHz的样本,即声周期表示频率的准确数字。使用短脉冲波需要短暂的过程,直到达到所需的波的频率。这种不确定性为每个波列时间很短,但是就有关整个超声波驱动20分钟,数以百万计的脉冲。
图1 b显示了空间压力模式建立在频率为1.003 MHz的好选择实验中,位于超声致动器的正上方。它显示明亮的区域,对应压力节点和黑暗的区域最大压力振幅为0.29 MPa用一根针测量水听器(精密音响有限公司,水听器SN 1423)。聚苯乙烯珠直径20µm被用来观察收集的2 d模式的压力,它们在井内压力产生的驻波节点一旦由声诱发的室的辐射力量。节点和腹点分离短的距离小于1毫米。伤口的细胞单层还包括多个压力节点在两个方向沿其长度,宽度和长度的差距。
暴露后不同时间间隔的10,15或20分钟的超声波治疗、文化样本拍摄48或72 h,取决于关闭情况后伤口愈合过程中实现不同剂量的超声辐照。
2.2.5数据分析
统计分析。所有结果给出平均值±标准错误意味着(SEM)。的Mann-WhitneyU测试进行了分析非参数结果。使用SPSS统计检验进行统计v。22 (IBM)。统计显著性被认为是*p≤0.05,* *p≤0.01。完成分析的细胞运动/速度映射和分析利用粒子成像测速仪PIV研究MATLAB运行,提供速度场的多单元的装配和单个细胞在伤口闭合,包括领导人探索细胞基质和跟随者。
3结果与讨论
细胞迁移暴露在一个空的空间。在正常情况下,伤口在层的胰腺癌细胞需要超过24小时关闭。这些细胞几乎没有流动,所以他们需要更长的时间比其他细胞群。
细胞运动发生在低雷诺数(斯托克斯政权),这意味着周围介质控制惯性运动的粘性阻力,减缓细胞的运动。这样,细胞动力学可以吸收流体动力学。然而,细胞行为不能简单归因于层流流动。相反,细胞通常显示协调旋转运动,跨度超过数十个细胞单层伤口的边缘附近,包括旋转运动的细胞组织和漩涡,也观察到这些过程(可察觉的旋转运动变化的连续绿色箭头的方向图2 b)(Deforet et al ., 2014)。
图2。(一)PANC-1细胞速度来源于拍摄细胞轨迹PIV-MATLAB代码(绿色箭头)4和6 h之间的文化和overimposed显微图像;(B)细胞轨迹重建ImageJ免费(多声道的插件)期间所耗费的帧电影12 h伤口闭合过程;(C)派生的愈合速度振幅测量五愈合过程从不同的伤口宽度;酒吧规模:100µm。
3.1影响LICUs PANC-1单层膜的细胞迁移速度
LICUS的进展的影响伤口愈合过程可观测以来第一个小时的实验。在每个实验中两个参数,伤口宽度和伤口区,分别分析了不同的目标。MATLAB-PIV软件所需的第一个是计算平均方法速度:时间变化之间的单个细胞的位置不同的电影拍摄帧,所示图2一个绿色箭头。另一方面,伤口地区是必要的,以确定伤口愈合率。
LICUS进展的速度的影响观察的细胞和伤口区域从一开始的伤口愈合过程中,倾向于减少大于一个过程在正常情况下。图2一个显示了许多细胞的平均速度接近双方的伤口在时间间隔从边界t1= 15 h和t2= 20 h声学处理20分钟后在一个电影。他们是由绿色箭头over-imposed电影的一个框架。领袖细胞在伤口的边缘描述长点的速度矢量方向迁移通过衬底或细胞间隙。
图2 b显示了数以百计的Panc-1轨迹描述细胞在伤口两边挠单层28 h f∼1 MHz超声辐照后。这些轨迹重建ImageJ免费从不同的伤口附近的单层细胞边界前20分钟后辐照LICUs文化。在伤口愈合的过程中,领导者细胞扩大他们的形状和获得更高的速度振幅比追随者细胞扫描的衬底自由细胞,根据文学。然而,LICU辐照后,领袖细胞获得不同的意想不到的行为,如以下所述。边界的主要细胞的迁移组织遵循和迁移在衬底amaeboid运动通过粘合装配和扩展fillopodia垂直于传播方向的迁移,如前所述的文献(Wirtz et al ., 2011;Brugues et al ., 2014;Reffay et al ., 2014;山口et al ., 2015;Trepat Sahai, 2018)。
图2 c显示LICUS量化细胞速度的影响,在四个化验,蓝色的图形对应一个分析与先前的照射20 min-licus随时间衰减速度远远超过其他曲线,获得化验没有以前的超声辐照。
长期影响观察对细胞运动在整个文化,如所示图2 c(蓝色图形)量化细胞速度获得四个化验。细胞并没有执行任何个人或集体行为在声波降解法或在接下来的2个小时。在我们20多个实验,细胞没有任何直接反应动力学的应用机械力量源自建立声压梯度。这表明应用LICUS细胞不会产生一个牛顿行为,立即采取行动/反应机制。相反,长期的细胞改变的细胞动力学被发现后几个小时LICUS辐照LICUS治疗后至少2天的文化,根据声学剂量。
图3显示了这个长延迟效应的超声辐照PANC-1细胞单层膜在伤口愈合过程的三个文化过程之前暴露于不同剂量的超声辐照,10分钟、20分钟和30 min-licus分别(图3罪犯),而一个正常的关闭过程(图3一)。增加延迟伤口闭合与超声辐照的长时间观察。LICUS诱导的抑制作用细胞迁移是反复观察到所有的20个实验。
图3。拍摄PANC-1细胞迁移在伤口愈合过程:(一)在正常情况下,没有超声波辐照;(B)在暴露于LICUs t我们= 10分钟;(C)LICU辐照后t我们= 20分钟;(D)t我们= 30分钟前的文化。
补充视频S1显示比较两部电影经历了从伤口愈合过程PANC-1细胞单层膜在48 h:上部电影对应于一个样品之前暴露于20分钟的超声波辐照伤口愈合和降低电影发达分别在正常情况下(没有超声波照射)。延迟关闭的差距是观察到的声学处理后,显示集体抑制细胞迁移。视频包括叠加颜色分配给每个单元量化个人位移,包括振幅和运动方向。红色指的是正确的方向运动,绿色指left-direction,蓝色是指垂直位移和黄色停滞不前的状况。领导者和追随者几个细胞背后经历复杂的可逆和旋转运动随着时间的推移,显示不同的颜色的图片。因此,在一个自然的伤口愈合过程(没有任何外力应用),领导者和追随者PANC-1细胞边缘显示背后的前6 - 8行大位移对伤口的差距发现细胞来自面临的差距。两组细胞融合面临在相对较短的时期接近1天。相比之下,癌细胞在单层膜之前暴露于20 min-licus耗尽他们的迁移时间,显示非常缓慢的位移在48甚至72 h的文化。
除了这种效果,我们发现癌细胞膜表现为单一的身体而不是有关细胞LICUS辐照后:在我们实验的频率(∼1 MHz)。这种独特的行为发生尽管复杂2 d声压模式是建立在治疗好,压力节点和腹点分开大约375微米分开在两个水平x和y所示方向图1 b。然而,这些空间差异的影响在单层细胞的集体动态行为并没有观察到的任何电影。
3.2影响饥饿LICU照射后伤口愈合过程
四种不同类型的实验进行了根据两个变量的组合或条件:LICU辐照那些能维持温饱的条件/ non-irradiation和血清饥饿/ 24小时前处理/文化,分别研究细胞mechano-behavior。每一个4条件重复了至少3次,所以有必要进行至少12实验。因此,六抓前化验在饥饿条件下进行,以防止在细胞培养中细胞增殖。后三个人包括LICUS治疗的饥饿与其他三个样品没有超声波辐照和提供不同的结果。
量化的结果意味着伤口宽度和关闭速度所示图4随着时间的推移。他们决定从电影拍摄于饥饿和不挨饿样品分别。最初的伤口宽度400µm是PANC-1层执行实验相同的几何构型。
图4。(一)伤口宽度测量随着时间的推移,在单层拍摄样品在不同条件下的实验;(B)量化伤口关闭速度的拍摄的图像中提取出来的样品在不同条件下的实验。
在这些数字,蓝色和黑色图形对应non-starved样品暴露不暴露LICUS治疗分别为实验的开始。红色和洋红颜色的图形描述伤口愈合宽度和速度随时间在饥饿样品(有或没有以前的LICUS分别治疗)。
这个图中的所有曲线衰减到零值:饥饿样本文化的过程,而不是最后饿死之前样品。这意味着他们要么完全关闭的差距没有超声波辐照(蓝色和红色线)或他们停止他们的伤口愈合过程没有最终的差距关闭后LICUS驱动(黑色和红色线)。两声在任何条件下,缺乏样本收购规模较小的速度振幅随时间。伤口宽度减少治疗过程中随着时间的推移,在正常情况下(没有外部力量的应用),而面对单层膜在双方彼此伤口的方法,显示细胞减少速度,直到细胞融合。这发生在,饥饿而不是饥饿(蓝色和红色图形的样品图4 a, B)。non-starved样品未暴露于LICUS(蓝色图)关闭伤口在最短时间(24小时之前),与一个非常快速的速度减少伤口的方法方面在同等时间,直到伤口关闭。
然而,我们发现少时间减少伤口宽度在那些先前LICUS辐照的样品,都与饥饿,没有饥饿。(黑色和红色的彩色图形图3一)。事实上,在实验的细胞融合两方面的伤口没有达到至少48小时期间的文化。相反,伤口宽度仍然打开至少低强度超声辐照后2天。这个证据长期抑制细胞迁移在伤口愈合过程中单层的癌症。
总之,non-starved单层细胞显示定量显著影响细胞迁移过程从第一个小时的文化与超声辐照时。然而,单层膜受到禁食实验前没有显示LICUs集体细胞运动的影响显然在培养的第一个24小时,而是他们表现后,第二天,他们不像那些著名的影响实验中发现没有挨饿。
图5 a, B结果量化相对伤口愈合在上述四个测试条件的时候了。
图5。量化的相对伤口关闭PANC-1细胞在正常情况下(灰色酒吧)和20分钟后LICU驱动(黑条)24小时和48小时后(n = 3)(一)饥饿的单层膜;(B)那些能维持温饱的环境中。统计学意义*p≤0.05,* *p≤0 01。UMann-Whitney测试;(C)分析细胞生存能力LICUs治疗后使用Alamar蓝色化验中执行四个复制实验。
3.3相对伤口闭合不挨饿样本
层之前暴露于饥荒提供了一个值为0.5时相对于伤口关闭24 h后的文化在正常情况下(黑条相应的控制样本),是显示在灰色酒吧图5一个。LICUS这些样本的影响可以忽略不计在文化的第一天,但变得更显著的在接下来的24小时,在相对伤口关闭比达到0.2点低治疗细胞比在控制细胞(灰色酒吧)。48小时后,这些影响变得明显,达到大约20%的差异相对伤口关闭样品暴露在扩声。此外,统计分析证实,两组之间的显著差异在48 h, *p≤0.05。饥饿是常用来确保只有迁移在伤口愈合分析评估,实验证实了LICUS对迁移的影响抑制PANC-1癌细胞。
3.4相对伤口闭合不挨饿样本
伤口的单层样本不挨饿关闭快得多比饥饿在正常情况下没有LICUS(灰色酒吧),可能由于综合效应的细胞迁移和增殖。增加大约0.9在24小时后被发现那些能维持温饱的情况下控制文化。然而,48 h后,相对伤口关闭价值在这两种情况下那些能维持温饱的)(饥饿和相似,显示长期响应收敛。此外,显著影响LICUs被发现在这些不挨饿样本,相对伤口关闭24小时的文化,(黑色的酒吧里图4 b)。令人惊讶的是,相对伤口闭合和统计分析揭示了LICUS的重大影响在非样品随着时间的推移,从第一个24小时超声辐照后的文化。相对伤口闭合率下降了0.6分在第一个24小时和0.5点后24小时相比,摘要细胞。这是支持的统计分析显示,一个* *p在这两种情况下≤0.01。
3.5细胞生存能力的分析
分析细胞的生存能力进行12 h后的实验中,一旦完成48 h o 72 h的文化过程根据实验。Alamar蓝色分析被用来执行这项研究在四个复制实验(图5 c)。分析了serum-starved样本和血清样本相似的生存能力的结果。
最后,其他实验设备与纤维母细胞单层膜比较LICUS对细胞迁移的影响在两个不同的细胞系,这显示在图6没有LICUS辐照(图6暴露于20分别min-licus(后),图6 b)。
图6。伤口宽度发展随着时间的推移,拍摄PANC-1和纤维母细胞BJ-hTERT单层样本分别为:(一)之前没有LICUS接触文化;(B)20分钟后LICUS辐照。
比较的结果图6显示不同的影响LICUS PANC-1辐照对伤口愈合过程和BJ-hTERT分别表现在同一声和几何条件。成纤维细胞表现出更大的流动性比胰腺细胞,因为它可以看到的拍摄帧图6,它可以观察到他们是如何达到融合在12 h。然而,成纤维细胞也容易受到超声波辐照,如图所示图6 b。
LICUS将这些细胞暴露在辐照后20分钟,单层差距仍部分在第一个24小时开放的文化,与他们的行为在正常情况下(没有声学处理),他的伤口关闭在大约12 h。相比之下,PANC-1细胞流动性非常低,在伤口愈合正常条件下或LICUS辐照后。在正常情况下,单层PANC-1需要超过24小时关闭伤口成纤维细胞单层膜的宽度相似。一旦暴露于同一LICUS剂量照射,他们保持一个更广泛的伤口比成纤维细胞至少48小时文化空间。
其他分析工作在实验中关于LICUS某些基因表达的影响。特别是,减少血管内皮生长因子受体3 (VEGFR-3)以及VEGFR 5 - 7和上升的白细胞介素LICUS驱动后发现了样品,这是在癌细胞。深入研究这些基因表达的变化参与胰腺癌过程作为本研究的下一步是必需的。
4讨论
低强度超声对集体细胞迁移的影响研究在20多个实验和描述。总之,LICUs阻碍伤口healing-induced上皮癌细胞的迁移过程。特别是,我们显示胰腺PANC-1癌细胞生长在单层膜在体外伤口,感知和响应这些电波频率接近1 MHz和低强度(< 100 mW厘米−2超声辐照后)48 - 72 h。特别是,伤口仍然开放至少48 h甚至72 h后短期声不到25分钟的治疗,根据超声剂量选择。尽管强大的空间梯度声压的面积内建立包含单层的伤口,几百微米,细胞行为作为一个整体,展示一个集体动态响应声学性能,bulk-like细胞层暴露后的行为。前面实验中观察到的这种行为也进行胰腺肿瘤外植体处理LICUs更长时间,2小时的扩声(Pajic-Lijakovic MIlivojevic, 2020)。
此外,LICUs在样品没有挨饿的影响更加突出比单层膜之前暴露于饥荒24 h,显示定量显著影响从第一个小时的文化,与饥饿的单层膜不同,没有明显的LICUs效果在第一次培养24小时。
低强度超声失活细胞迁移过程在某些声学条件,尤其是测试在这个研究中,演示了一个瘫痪在癌症细胞单层膜的伤口愈合过程至少48 h。这项工作是第一个概念验证研究演示物理超声波刺激胰腺肿瘤细胞迁移的影响。深入的生物学研究超声波的影响是持续的,但超出了本文的范围。生化和其他影响参与的声学响应细胞单层膜不考虑以及机制相关的粘弹性,明显引起惯性的作用效果和产生的振动机械不稳定驻波的形成和传播的波引起的集体细胞迁移(健康的影响暴露在超声波和次声波,2010;Pajic-Lijakovic 2021)。这些波可以影响超声波驱动如果他们现在类似的频率和振幅相同的数量级的超声波,但在其他条件可以忽略不计。后一种情况在我们的实验中,由于这些波对应应用超声场的频率要低得多。
本研究的结果强调相关抑制超声对细胞迁移的影响没有报告之前和LICUS似乎可以对细胞增殖影响的实验样本进行事先禁食。这些发现开门的研究低强度超声波的影响已不能暴露在禁食的肿瘤组织。
作为进一步的研究大纲,我们发现某些基因直接参与细胞迁移/流动显示各自的差异表达之前的样品暴露于LICUS。
能够共同抑制迁移和扩散的非侵入性技术将在非侵入性特别相关减缓肿瘤的进展。
数据可用性声明
最初的贡献提出了研究中都包含在这篇文章/补充材料,进一步的调查可以针对相应的作者。
作者的贡献
所有作者列出了一大笔,直接和知识贡献的工作,批准发布。搞笑,我作出了实质性的贡献的概念和设计研究,获得的数据和结果的分析和解释,以及起草和审查,直到最终版本的手稿。约尔,MC,日航,AV导致了实验中,图像处理和分析的结果。搞笑,约尔、AV、我写了主要的手稿文本。AV, MC,摩根富林明、LH和LR-L参与的性能实验和分析结果的一部分。v和JB导致支持的实现算法来确定单个细胞单层膜的位移和旋转拍摄电影的20多个实验。美联社导致试验的发展进行实验。
资金
这项工作是由西班牙国家计划项目资助的PID 2021 - 128985 - ob i00:“新的非侵入性技术抑制增长低强度超声波的实体肿瘤”,DPI 2017 - 90147 r和校内的研究项目IRYCIS (2018/0240)。
确认
作者要感谢西班牙科技部的支持创新和国家机构的西班牙国家研究委员会CSIC西班牙国家计划项目通过两个研究项目项目PID 2021 - 128985 - ob i00 DPI 2017 - 90147 r和校内的呼吁新的临床研究项目的研究人员和新兴研究小组IRYCIS (2018/0240)。
的利益冲突
作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。
出版商的注意
本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。
补充材料
本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fcell.2022.842965/full补充材料
引用
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关键词:低强度超声波,癌细胞迁移,抑制肿瘤,长期影响
引用:冈萨雷斯,Luzuriaga J, Valdivieso, Candil M, Frutos J,洛佩兹J,埃尔南德斯L, Rodriguez-Lorenzo L, Yague V,布兰科杰,平托和厄尔J(2023)低强度超声连续抑制癌细胞迁移。前面。细胞Dev。杂志。10:842965。doi: 10.3389 / fcell.2022.842965
收到:2021年12月24日;接受:2022年12月21日;
发表:2023年1月12日。
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*通信:Itziar冈萨雷斯,iciar.gonzalez@csic.es