Сканирующий нанозондовый микроскоп раскрыл скрытую гибкость раковых клеток

Ученые из Института нано-наук о жизни Университета Канадзавы разработали новый метод точного измерения эластичности ядра в живых клетках. Исследование опубликовано в журнале ACS Applied Nano Materials.

(a) СЭМ-изображение наноигольчатого зонда. (b) Карта эластичности поверхности ядра до и после обработки TGF-β. (c) Схема измерения: наноигла вводится в живую клетку для индентирования ядра. (d) Типичная кривая «сила-расстояние», показывающая силу при индентировании мембраны и ядерной оболочки. Автор: ACS Appl. Nano Mater., 2025.

Метод Nanoendoscopy-AFM (NE-AFM) использует наноигольчатый зонд диаметром ~160 нм, который вводится непосредственно в живые клетки тысячи раз без серьезных повреждений. Это позволяет создавать трехмерные карты эластичности ядер с наноразрешением.

Исследователи обнаружили, что ядра клеток рака легких человека (PC9) значительно жестче в бессывороточных условиях. Это упрочнение коррелировало с увеличением триметилирования гистона H4 (H4K20me3) — маркера уплотнения хроматина.

Обработка трансформирующим фактором роста бета (TGF-β), который индуцирует эпителиально-мезенхимальный переход, вызывала размягчение ядер и снижение уровня H4K20me3.

«Наша работа показывает, что эластичность ядра — это не просто физическое свойство, а отражение базовых состояний хроматина», — говорит Такехико Итикава.

«С помощью Nanoendoscopy-AFM у нас теперь есть мощный инструмент для прямого зондирования ядра живых раковых клеток. Это открывает двери для новых диагностических подходов и лучшего понимания того, как механические силы формируют прогрессирование рака»

Метод NE-AFM отличает эластичность клеточной мембраны от эластичности ядра и избегает влияния цитоскелетных структур. Изменения эластичности ядра в первую очередь определяются состояниями уплотнения хроматина, а не изменениями в ламинах.

Исследование демонстрирует, что эластичность ядра может выступать в качестве измеримого биомаркера прогрессирования рака. Метод открывает возможности для ранней диагностики и изучения механики других органелл, таких как митохондрии.