Влияние вязкоупругих свойств и липидно-белкового профиля опухолевых клеток на их миграционную активность

Миграция опухолевых клеток, лежащая в основе инвазии и метастазирования, является неотъемлемой составляющей опухолевой прогрессии. Большая часть исследований в этой области сфокусирована на изучении цитоскелета и мембранных белков, тогда как роль физического состояния мембраны и клеточная механика мало изучены. В проекте предлагается использовать современные высокочувствительные безметочные (label-free) методы химического картирования: масс-спектрометрию вторичных ионов и колебательную микроспектроскопию для оценки липидного состава мембран клеток и для выявления особенностей локализации липидно-белковых компонент клетки в процессе миграции с разрешением до 100-200 нм. Визуализация локальной вязкости на субклеточном уровне в реальном времени в живых клетках будет проводиться методом флуоресцентной время-разрешенной микроскопии FLIM с флуоресцентными молекулярными роторами. Также будет использована атомно-силовая микроскопия (АСМ) как уже зарекомендовавший себя метод исследования вязкоупругих свойств клеток, опосредованных цитоскелетом. Проект направлен на выполнение следующих задач: 1) Анализ липидно-белкового состава, микровязкости и вязкоупругих свойств опухолевых клеток с разной миграционной способностью. Сравнение опухолевых и нормальных клеток для установления базовых физико-химических особенностей, миграционно-активных клеток. 2) Оценка особенностей липидно-белкового состава, микровязкости и вязкоупругих свойств опухолевых клеток при индукции эпителиально-мезенхимального перехода для выявления изменений, связанных с миграцией. 3) Химическое картирование липидного состава плазматической мембраны в латеральной плоскости, картирование микровязкости и вязкоупругих характеристик при моделировании клеточной миграции в одном направлении с помощью теста на «зарастание раны» для выявления особенностей, связанных с движением клеток. 4) Оценка изменений микровязкости, вязкоупругих свойств опухолевых клеток и их химического профиля при фармакологическом ингибировании и стимуляции миграции различными агентами. 5) Измерение микровязкости, вязкоупругих свойств и химического состава мембран клеток в составе многоклеточных структур - 3D опухолевых сфероидов для установления базовых изменений, связанных с инвазией и взаимодействием клеток с внеклеточным матриксом. В проекте впервые будет предпринята попытка соотнесения профилей вязкости нормальных и опухолевых клеток на субклеточном уровне, измеренной с помощью FLIM, с механическими свойствами, измеренными с помощью АСМ, и липидно-белковым составом клеток. Впервые будут оценены изменения в микровязкости, вязкоупругих свойствах и химическом составе мембран опухолевых клеток in vitro в процессе эпителиально-мезенхимального перехода, при стимуляции и ингибировании клеточной миграции, в том числе в многоклеточных структурах. Таких комплексных исследований в области биофизики клетки ранее не проводилось. Детальное исследование биофизических и химических аспектов клеточной миграции имеет важное значение для понимания фундаментальных механизмов миграции при опухолевой прогрессии и разработки новых методов терапии, направленных на предотвращение диссеминации опухолевых клеток.