با استفاده از فناوری نانو، محققان روشی برای مطالعه مکانیک پاسخ‌دهی سلول‌های سرطانی در برابر نیروهای خارجی ارائه داده‌اند. این ویژگی سلول‌های سرطانی می‌تواند با سلول‌های سالم مقایسه شود.
تیمی به سرپرستی دانشمندان موسسه ملی علوم مواد در تسوکوبای ژاپن، از تکنیکی به نام میکروسکوپ نیروی اتمی برای اعمال نیرو به سطح سلول های مختلف استفاده کردند.
این روش از کاوشگرهای نانومقیاس با نوک هایی به کوچکی چند میلیاردم متر برای اندازه گیری و ترسیم توزیع نیرو در سطح سلول و در سراسر سلول استفاده کرد.
محققان از یادگیری ماشین برای تحلیل و مدل سازی نیروهای اندازه گیری شده استفاده کردند. آنها همچنین از روش‌های تثبیت و رنگ‌آمیزی برای بررسی اینکه چگونه اغتشاش نیرو بر ساختارهای داخلی سلول و میکروتوبول‌ها و رشته‌های اکتینی که «اسکلت» سلول را تشکیل می‌دهند، تأثیر می‌گذارد، استفاده کردند.
بر اساس اعلام ستاد توسعه فناوری نانو، نتایج این مطالعه در مجله Science and Technology of Advanced Materials منتشر شده است.
جون ناکانیشی، یکی از نویسندگان مقاله این پروژه و رئیس گروه مکانیک انستیتو ملی علوم مواد، در این زمینه گفت: سلول ها مواد هوشمندی هستند که می توانند با محرک های شیمیایی و مکانیکی مختلف از محیط خود سازگار شوند. . این توانایی برای انطباق به مکانیسم های بازخورد سریع برای سالم و دست نخورده نگه داشتن سلول متکی است و شواهد روزافزونی وجود دارد که شکست این پاسخ سلولی زمینه ساز طیفی از بیماری ها از جمله دیابت، پارکینسون، حمله قلبی و سرطان است.
تا به امروز، مطالعات این پاسخ های سلولی در روش های مورد استفاده محدود شده است. به عنوان مثال، برخی از روش‌ها به سلول‌ها نیاز دارند که از قبل به حسگرها مجهز باشند، بنابراین آنها فقط می‌توانند بخش کوچکی از پاسخ را اندازه‌گیری کنند.
هونگجین وانگ، یکی از محققان این پروژه، می‌گوید: «ما یک روش منحصربه‌فرد برای لمس یک سلول در مقیاس نانو اختراع کرده‌ایم، به طوری که توزیع نیرو در کل سلول را می‌توان با وضوح نانومتری ترسیم کرد.
این مطالعه نشان داد که نیروهای کششی و فشاری بین رشته‌های اکتین و میکروتوبول‌ها برای حفظ شکل سلول توزیع می‌شوند. هنگامی که محققان عملکرد حمل نیرو رشته های اکتین را غیرفعال کردند، دریافتند که خود هسته نیز در مقابله با نیروهای خارجی نقش دارد. این یافته نقش ساختار داخلی هسته را در پاسخ به استرس سلولی برجسته می کند.
تیم تحقیقاتی همچنین واکنش سلول های سالم و سرطانی را مقایسه کردند. سلول‌های سرطانی نسبت به سلول‌های سالم در برابر استرس خارجی مقاوم‌تر بودند و احتمال کمتری داشت که مرگ سلولی را در پاسخ به یک محرک خارجی فعال کنند.
این یافته‌ها نه تنها مکانیک پیچیده درون سلولی پاسخ استرس را روشن می‌کند، بلکه کشف پاسخ‌های متمایز در سلول‌های سرطانی ممکن است راه جدیدی برای تمایز بین سلول‌های سالم و سرطانی ارائه دهد.