Ląstelių elektrosuliejimo ir gyvybingumo vertinimas po elektroporacijos
Stravinskas, Erikas |
Elektroporacija (EP) – tai metodas, kai elektros impulsais laikinai pralaidinamos ląstelių membranos, kad į ląsteles būtų galima perkelti įvairaus dydžio molekules. Naudojant stipresnius impulsus, vyksta negrįžtama elektroporacija (IRE), dėl kurios negrįžtamai pažeidžiamos membranos ir ląstelės žūsta. Tačiau IRE taip pat gali paskatinti gretimų ląstelių susijungimą, todėl susidaro viena didelė ląstelė susidedanti iš dviejų ar daugiau ląstelių, kurios gali būti gyvybingesnės ir turėti neigiamą poveikį žmogaus sveikatai. Šios hibridinės ląstelės buvo pastebėtos po audinių elektroporacijos ir net nesant elektros impulsų, tačiau jų elgesys žmogaus organizme pilnai nėra aiškus, tačiau žinoma, kad susiliejus vėžinėms ir natūralioms kūno ląstelėms jos gali pasižymėti vaistų atsparumu, imuninės sistemos išvengimu ir padidėjusia migracijos geba. Atsižvelgiant į galimą neigiamą jų poveikį, šiame tyrime nagrinėjama, ar priešvėžinis vaistas bleomicinas (BLM) gali sumažinti šių ląstelių formavimąsi po IRE. Eksperimentai atlikti su Kinijos žiurkėno kiaušidžių (CHO) ląstelėmis, naudojant 8 aukštos įtampos impulsus (100 µs, 1 Hz), kurių lauko stipris buvo 1, 2 ir 3 kV/cm, tokiomis sąlygomis, kurios imituoja ląstelių kontaktą audiniuose. Ląstelių gyvybingumas ir susiliejimas buvo įvertintas naudojant dirbtiniu intelektu pagrįstus ląstelių segmentavimo modelius. Rezultatai parodė, kad bleomicinas reikšmingo poveikio įprastų ir susiliejusių ląstelių gyvybingumui neturėjo praėjus net ir 48 val. po poveikio. Tačiau buvo stebimi funkciniai ir morfologiniai pokyčiai – padidėjęs ląstelių plotas ir elektrosulietų ląstelių branduolių fragmentacijos lygis – rodantys tai, kad BLM turėtų sukelti vėlesnę, nei per 48 val. įvykstančią daugiabranduolių ląstelių žūtį. Taigi, pritaikytas didelio ląstelių tankio in vitro modelis, imituojantis audinio struktūrą, pabrėžia IRE ir ECT trūkumus esant dideliam ląstelių tankiui dėl elektrosuliejimo efekto sukelto hibridomos ląstelių formavimosi. Tuo pačiu, mūsų rezultatai pabrėžia būtinybę ieškoti tolimesnių metodų užkirsti kelią hibridomos ląstelių formavimuisi po EP taikymo priešvėžinė terapijoje.
Electroporation (EP) is a method in which electrical impulses are used to temporarily permeate cell membranes so that molecules of various sizes can be transferred into the cells. Using stronger pulses causes irreversible electroporation (IRE), which irreversibly damages the membranes and kills the cells. However, IRE can also cause neighboring cells to fuse together, forming a single large cell consisting of two or more cells, which may be more viable and have a negative impact on human health. These hybrid cells have been observed after tissue electroporation and even in the absence of electrical impulses, but their behavior in the human body is not fully understood. However, it is known that when cancerous and natural body cells fuse, they can exhibit drug resistance, evade the immune system and have increased migratory ability. Given their potential negative effects, this study investigates whether the anticancer drug bleomycin (BLM) can reduce the formation of these cells after IRE. Experiments were performed on Chinese hamster ovary (CHO) cells using 8 high-voltage pulses (100 µs, 1 Hz) with field strengths of 1, 2, and 3 kV/cm under conditions that mimic cell contact in tissues. Cell viability and fusion were assessed using artificial intelligence-based cell segmentation models. The results showed that bleomycin had no significant effect on the viability of normal and fused cells even 48 hours after exposure. However, functional and morphological changes were observed – increased cell area and level of fragmentation of electroporated cell nuclei – indicating that BLM should cause multinucleated cell death later than 48 hours after exposure. Therefore, the adapted high-cell-density in vitro model, which mimics tissue structure, highlights the shortcomings of IRE and ECT at high cell densities due to the formation of hybridoma cells caused by the electrofusion effect. At the same time, our results highlight the need to search for further methods to prevent hybridoma cell formation after EP application in cancer therapy.