アクチン細胞骨格剛性グレード卵巣癌の転移性の可能性ナノインデンテーションマッピングを介してHEY A8細胞

最近の研究では、癌の接着細胞のナノインデンテーションが測定された剛性が一般的に正常細胞よりも低いことが示されているため、細胞剛性が癌腫のバイオマーカーとして機能する可能性があることが示唆されています。しかし、このような結論を適切に確立するには、細胞剛性の基礎となるメカニズムの生物物理学的理解が必要になります。この作業では、ヘイA8卵巣癌細胞のアクチンサイト骨格の弾性率を、転移（HMおよびNM）の有無にかかわらず比較しました。。結果は、HM細胞がNM細胞と比較して、核の位置の上のアクチン細胞骨格の剛性が低く、リムでのアクチン細胞骨格の剛性が高いことを明確に示しており、細胞骨格の局所的剛性がアクチンの糸状分布を反映できることを示唆しています。免疫蛍光染色および走査型電子顕微鏡（SEM）は、異なる転移を持つHey A8細胞の剛性の違いがF-アクチン再編成に関連していることも示しました。有限要素モデリング（FEM）は、移動する細胞がアクチンフィラメントを束ねてストレス繊維を形成することを示しています。ここでの結果は、アクチンの細胞骨格剛性が、細胞骨格の変化と細胞の移動方向を潜在的に予測するため、接着癌細胞の転移を採点するための信頼できるマーカーとして機能できることを示しています。

Recent studies have indicated that the nanoindentation measured stiffness of carcinoma adherent cells is in general lower than normal cells, thus suggesting that cell stiffness may serve as a bio-marker for carcinoma. However, the proper establishment of such a conclusion would require biophysical understanding of the underlying mechanism of the cell stiffness. In this work, we compared the elastic moduli of the actin cytoskeletons of Hey A8 ovarian carcinoma cells with and without metastasis (HM and NM), as measured by 2D atomic force microscopy (AFM) with low-depth nanoindentation via a rate-jump method. The results indicate clearly that HM cells showed lower actin cytoskeleton stiffness atop of their nucleus position and higher actin cytoskeleton stiffness at their rims, compared to NM cells, suggesting that the local stiffness on the cytoskeleton can reflect actin filament distribution. Immunofluorescence staining and scanning electron microscopy (SEM) also indicated that the difference in stiffness in Hey A8 cells with different metastasis is associated with their F-actin rearrangement. Finite-element modelling (FEM) shows that a migrating cell would have its actin filaments bundled together to form stress fibers, which would exhibit lower indentation stiffness than the less aligned arrangement of filaments in a non-migrating cell. The results here indicate that the actin cytoskeleton stiffness can serve as a reliable marker for grading the metastasis of adherent carcinoma cells due to their cytoskeleton change and potentially predicting the migration direction of the cells.