Αφηρημένο

ανάλυση Ενιαία κελί επέτρεψε κρίσιμες ανακαλύψεις στην έλεγχο των ναρκωτικών, ανοσοβιολογίας και την έρευνα των βλαστικών κυττάρων. Επιπλέον, μια μεταβολή από δύο σε τρεις διαστάσεων συνθήκες ανάπτυξης επηρεάζει ριζικά συμπεριφορά των κυττάρων. Αυτό ήδη οδηγήσει σε νέες παρατηρήσεις σχετικά με τη γονιδιακή έκφραση και τα δίκτυα επικοινωνίας και σε καλύτερες προβλέψεις των κυτταρικών αποκρίσεων στο περιβάλλον τους. Ωστόσο, εξακολουθεί να είναι δύσκολο να μελετηθεί το μέγεθος και το σχήμα των μεμονωμένων κυττάρων τα οποία είναι ελεύθερα αναστέλλονται, όπου μορφολογικές αλλαγές είναι εξαιρετικά σημαντικές. Περιγράφεται εδώ είναι μια νέα μέθοδος για τον ποσοτικό πραγματικό χρόνο παρακολούθηση του μεγέθους των κυττάρων και της μορφολογίας, σε μονά ζωντανά ανασταλεί καρκινικά κύτταρα, μη περιορισμένο σε τρεις διαστάσεις. Η ακρίβεια είναι συγκρίσιμη με εκείνη των καλύτερων οπτικά μικροσκόπια, αλλά, αντίθετα, δεν υπάρχει ανάγκη για τον περιορισμό του κυττάρου προς το επίπεδο απεικόνισης. Η εδώ για πρώτη φορά

κυττάρων magnetorotation

μέθοδο (CM) είναι δυνατή από

που προκαλείται νανοσωματιδίων κυττάρων μαγνήτιση

. Με τη χρήση ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, το μαγνητικά σημασμένο κύτταρο είναι ενεργά περιστρέφεται, και η περίοδος περιστροφής μετράται σε πραγματικό χρόνο. Μια αλλαγή στην μορφολογία επάγει μια αλλαγή στην περιστροφική περίοδο του αναστέλλεται κύτταρο (π.χ., όταν το κύτταρο μεγαλώνει περιστρέφεται πιο αργά). Η ικανότητα να παρακολουθεί, σε πραγματικό χρόνο, των κυττάρων οίδημα ή θάνατο, στο επίπεδο του ενός κυττάρου, αποδεικνύεται. Αυτή η μέθοδος θα μπορούσε έτσι να χρησιμοποιηθεί για πολυπλεξίας σε πραγματικό χρόνο μόνο η ανάλυση της κυτταρικής μορφολογίας, με επιπτώσεις για τον έλεγχο των ναρκωτικών, την ανακάλυψη φαρμάκων, γονιδιωματική και τρισδιάστατη καλλιέργεια

Παράθεση:. Elbez R, McNaughton BH, Patel L, Pienta KJ , Kopelman Ε (2011) νανοσωματιδίων κυττάρων που προκαλείται από Magneto-περιστροφή: Παρακολούθηση Μορφολογία, άγχος και Φαρμάκων ευαισθησία ενός Ανεστάλη Ενιαία Cancer Cell. PLoS ONE 6 (12): e28475. doi: 10.1371 /journal.pone.0028475

Επιμέλεια: Χριστίνα Chan, το Michigan State University, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 8 Μάρτη του 2011? Αποδεκτές: 8, Νοεμβρίου του 2011? Δημοσιεύθηκε: 13 Δεκεμβρίου του 2011

Copyright: © 2011 Elbez et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο υποστηρίχθηκε από τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας (NIH-R01-EB007977 (RK), ΝΙΗ-R33CA125297-03S1 (RK) και ΝΙΗ-R21EB009550 (RK)). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

η ετερογένεια, δηλαδή μη-ομοιομορφία, που βρέθηκαν στον καρκίνο κυτταρικών πληθυσμών, και η πανταχού παρούσα κυτταρική διαφοροποίηση, οδήγησε στην αύξηση του ενδιαφέροντος σε μεμονωμένες μελέτες κυττάρων [1] – [4]. Ιστορικά, ένας όγκος πιστεύεται ότι προέρχονται από τις διαδοχικές διαιρέσεις ενός ενιαίου «μητρικό κύτταρο», που οδηγεί στην υπόθεση ότι όλα τα κύτταρα σε έναν όγκο μοιράζονται τον ίδιο γενετικό κώδικα. Ωστόσο, πρόσφατα ευρήματα έχουν αλλάξει αυτή τη θεωρία, τονίζοντας την ανάγκη για εργαλεία που μπορούν να παρακολουθούν και να παρακολουθείτε μεμονωμένα κύτταρα σε μια μόδα υψηλής απόδοσης [5] – [8]. Επί του παρόντος, τυποποιημένες δοκιμασίες πραγματοποιήθηκαν σε πληθυσμούς κυττάρων κάνουν μεμονωμένες μοτίβα δύσκολη η πρόσβαση, λόγω των αποτελεσμάτων της κατά μέσο όρο [9]. Η κυτταρομετρία ροής, για παράδειγμα, έχει χρησιμοποιηθεί σε μαζικά τα τελευταία 20 χρόνια, για την ικανότητά του να εκτελέσει γρήγορη ανάλυση σε ένα πολύ υψηλό αριθμό κυττάρων σε έναν χρόνο (10.000 κύτταρα /s). ανάλυση χρονικό σημείο μπορεί επίσης να πραγματοποιείται με τη χρήση αυτής της τεχνικής, αλλά δεν είναι δυνατόν να παρακολουθείτε κάθε κύτταρο ξεχωριστά.

Κατόπιν πάλι, είναι ιδιαίτερα σημαντικό το γεγονός ότι ακόμη και μια μικρή μειοψηφία των κυττάρων, όπως τα βλαστικά κύτταρα, των οποίων η συμπεριφορά θα μπορούσε να θεωρηθεί ότι είναι στατιστικά άσχετο σε σύγκριση με την μεγάλη πλειοψηφία του πληθυσμού, μπορεί να έχει μια κρίσιμη βιολογικές και ιατρικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, η χρήση του

Imatinib

φάρμακο που στοχεύει το

BCR-ABL πρωτεΐνη σύντηξης

σε ασθενείς με χρόνια μυελογενή λευχαιμία (CML) φάνηκε πρώτα να είναι ένα από τα πιο επιτυχημένα στοχευμένες θεραπείες. Ωστόσο, η θεραπεία δεν εξαλείφει τα βλαστικά κύτταρα CML, και με την απόσυρση του Imatinib η νόσος επανεμφανίστηκε [10], [11]. Κατά συνέπεια, η εστίαση στην κυττάρου-προς-κύτταρο παραλλαγές επέτρεψε επίσης σημαντικές ανακαλύψεις στην κατανόηση της διαφοροποίησης των κυττάρων, την αντίδραση στο φάρμακο, μηχανισμοί πρωτεΐνη και δυναμική, καθώς και του σημαντικού ρόλου που διαδραματίζουν οι βλαστικά κύτταρα, ειδικά για τον καρκίνο βλαστικών κυττάρων [12]. Μετάσταση στηρίζεται σε καρκινικά κύτταρα που κυκλοφορούν στο αγγειακό δίκτυο. Τα κύτταρα που είναι υπεύθυνα για την εξάπλωση του καρκίνου σε δευτερογενείς θέσεις όγκου είναι εξαιρετικά σπάνια (λίγα κύτταρα ανά εκατομμύριο στο αίμα), και να περάσουν από μια κυκλοφορεί στάδιο πριν από τη συμπλήρωση άλλους ιστούς. Ως εκ τούτου, μαζί με την ανάλυση μόνο κύτταρο, τρισδιάστατες αναλύσεις επιτρέπουν επίσης μια καλύτερη κατανόηση της κυτταρικής δυναμική [13] – [15], με την μείωση του χάσματος μεταξύ των

in vitro

και

in vivo

συμπεριφορά [7]. Ωστόσο, όλες οι προαναφερθείσες τεχνικές ανάλυσης μόνο κύτταρο περιορίζεται από τον περιορισμό τους του κυττάρου σε δύο διαστάσεις. Για να ξεπεραστεί αυτός ο περιορισμός, χρησιμοποιούμε μια νέα προσέγγιση, χρησιμοποιώντας

ανασταλεί κυττάρων μαγνητο-περιστροφή

(CM).

Συγκεκριμένα, χρησιμοποιούμε ένα

νανοσωματιδίων που προκαλείται τηλέφωνα Magneto-περιστροφή μέθοδο

, όταν ο κινητήριος μαγνητικό πεδίο και το περιστρεφόμενο κυττάρων είναι

out-of-συγχρονισμού

ένα με το άλλο. Τα κύτταρα ενσωματωμένα με 30 nm εμπορικές μαγνητικά νανοσωματίδια (Ocean Nanotech®) και περιστρέφονται υπό ενός εξωτερικού μαγνητικού πεδίου περίπου 1 mT, στο about100 Hz. Σημειώνουμε ότι χίλιες φορές (1000 ×) υψηλότερη πεδία, της τάξεως του 1Τ, χρησιμοποιούνται για MRI. Επίσης, έχουν μαγνητικά νανοσωματίδια έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως στην βιολογία [16] – [20]. Έτσι, η μέθοδος CM έχει σχεδιαστεί για να είναι βιοσυμβατά και μη τοξικά. Το ζωντανό κύτταρο περιστρέφεται

ασύγχρονα

(βλ Συμπληρωματικές πληροφορίες S1) στην αναστολή, και η συχνότητα της περιστροφής είναι εξαιρετικά ευαίσθητη σε οποιαδήποτε αλλαγή της μορφολογίας. Όπως αναφέρθηκε εδώ, μαγνητο-περιστροφή δεν επηρεάζει τη βιωσιμότητα του κυττάρου, και επιτρέπει σε πραγματικό χρόνο την ανάλυση που πρέπει να εκτελεστούν. Οι αλλαγές στη μορφολογία των κυττάρων αναφέρεται ποσοτικά με περίοδο περιστροφής της ενιαίας κυττάρου. Οι τάσεις στο ρυθμό περιστροφής επιτρέπει διάκριση ανάμεσα σε ένα υγιές κύτταρο, έναν ετοιμοθάνατο κύτταρο ή μια διόγκωση των κυττάρων. Επιπλέον, αυτή η νέα τεχνική είναι εύκολα προσαρμόσιμο σε οποιοδήποτε μικροσκόπιο set-up, είναι φθορίζον σήμα δωρεάν, και είναι συμβατό με ταυτόχρονη φθορισμού ή /και άλλες μεθόδους οπτικής απεικόνισης και φασματοσκοπίας καθώς και μαγνητικού διαχωρισμού και εμπλουτισμού τεχνικές. Άλλες μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για την παρακολούθηση μορφολογικές αλλαγές του ενιαίου βιολογικών κυττάρων περιλαμβάνουν Ατομικής Δύναμης Μικροσκοπία [21] (AFM) και οπτική λαβίδα [22] (ΟΤ). Αυτές οι μέθοδοι μπορούν να προσφέρουν υψηλότερη ανάλυση, αλλά περιορίζονται από την προσκόλληση των κυττάρων σε μια επιφάνεια (AFM), ή από την μη αναστρέψιμη βλάβη που προκαλείται από την παγίδευση με λέιζερ (ΟΤ). Επιπλέον με ΟΤ, για κάθε κυτταρική σειρά, μελέτες βιωσιμότητας πρέπει να γίνει για κάθε κυτταρικό τύπο, προκειμένου να αποφευχθεί φωτογήρανσης, το οποίο περιορίζει την δυνατότητα εφαρμογής της [23]. Η χρήση των προβόλων έχει επίσης αναφερθεί για την παρακολούθηση της μάζας των ζώντων κυττάρων [24], αλλά δεν υπάρχουν δημοσιεύσεις ακόμη σε μεμονωμένα καρκινικά κύτταρα σε εναιώρημα.

Αποτελέσματα

Μοντέλο για την περιστροφή του μαγνητικά επισημασμένα κύτταρα

Για να βεβαιωθείτε ότι τα κύτταρα θα μπορούσαν να χειριστούν μαγνητικά, τους τοποθετείται στο κέντρο των μαγνητικών πηνίων με μαγνητικό πεδίο πλάτη του 1 mT, όπως φαίνεται στο Σχήμα 1β. Οι ίδιοι πηνία προσαρμοσμένο στην πλατφόρμα ενός μικροσκοπίου, ώστε να καταγράφει βίντεο (βλέπε συμπληρωματικό σχήμα S4 και Συμπληρωματική βίντεο S1). Τα μεμονωμένα κύτταρα περιστρέφονται σε συχνότητες που κυμαίνονται από 0,05 Hz έως 2 Hz σε αυτό το setup (πολύ χαμηλότερο από τα 100 πεδία οδήγηση Hz, λόγω της λειτουργίας του

ασύγχρονη καθεστώς

, βλέπε παρακάτω). Εστιάζοντας μια χαμηλής ισχύος, 1.45 mW HeNe λέιζερ μέσα από το μικροσκόπιο, η προς τα εμπρός διάσπαρτα σήμα καταγράφεται με μια φωτοδίοδο [25]. Η βιωσιμότητα των κυττάρων δεν επηρεάζεται από αυτό το λέιζερ χαμηλής έντασης, όπως φαίνεται στο συμπληρωματικό σχήμα S3 και συμπληρωματικοί πίνακες S1 και S2. Όταν το κύτταρο περιστρέφεται, παράγει περιστροφική εξαρτώμενη διαμόρφωση που μπορεί να μετρηθεί με τη φωτοδίοδο. Με επεξεργασία σήματος σε πραγματικό χρόνο, την περίοδο περιστροφής του κυττάρου και συνεπώς το μέγεθος /μορφολογία του μπορεί να παρακολουθείται σε πραγματικό χρόνο.

α) Σχηματικά της πλήρους εγκατάστασης. Ένα ζωντανό κύτταρο Array® πλάκα, με 100 μm πηγάδια, τοποθετείται στην πλατφόρμα του ένα μικροσκόπιο, για το οποίο έχει προσαρμοστεί μια σειρά από ηλεκτρομαγνήτες. Σημειώστε ότι το κύτταρο δεν έχει κολλήσει στον πυθμένα του φρεατίου. Στο πλαίσιο του στόχου 60 ×, η ακτίνα λέιζερ υποβάλλεται σε προς τα εμπρός σκέδαση από τον περιστρεφόμενο κύτταρο (15 έως 20 μm), και οι διακυμάνσεις στο φως εμπρός διάσπαρτα συλλαμβάνεται σε πραγματικό χρόνο από ένα φωτο-ανιχνευτή, και αναλύθηκαν σε έναν υπολογιστή. β) Σχηματικά ενός περιστρεφόμενου κύτταρο τοποθετείται μέσα μαγνητικών πηνίων: δύο πανομοιότυπα ημιτονοειδή σήματα, με μια μετατόπιση φάσης κατά 90 °, περνούν μέσα από τα δύο ζεύγη πηνίων. Το εφαρμοζόμενο μαγνητικό πεδίο και η μαγνητική ροπή του κυττάρου δεν είναι ευθυγραμμισμένες, δημιουργώντας μια ροπή που οδηγεί την περιστροφή του κυττάρου. γ) περιστροφής περίοδο ενός σταθεροποιείται κυττάρων σε DMEM. Το ένθετο παριστά το μη επεξεργασμένο σήμα από το φωτοανιχνευτή, δείχνοντας την περιοδικότητα σε μια δεδομένη χρονικό παράθυρο. Η επεξεργασία του σήματος δίνει στη συνέχεια την περιστροφική περίοδο (τμήμα Βλέπε μεθόδους σχετικά με την οπτική ρύθμιση για την περιγραφή θεραπεία σήματος). δ) Λεζάντα της εγκατάστασης. Προσαρμοσμένη Helmoltz πηνία με NUNC ζωντανών κυττάρων Array Πλάκα με το στάδιο του μικροσκοπίου.

Η

Το κύτταρο βρέθηκε να παρουσιάζει μαγνητική περιστροφική συμπεριφορά παρόμοια με εκείνη ενός μαγνητικού μικροσωματιδίου (Συμπληρωματικές Εικ. S1). Όπως φαίνεται από McNaughton et al. [26], και να επεκταθούν σε περίπτωση υπερπαραμαγνητικών σωματιδίων [27], υπάρχει μία κρίσιμη συχνότητα του εξωτερικού μαγνητικού πεδίου πάνω από την οποία το σωματίδιο δεν περιστρέφεται συγχρονισμένα με το πεδίο, δηλαδή το σωματίδιο δεν μπορεί να συμβαδίσει πια με τη συχνότητα οδήγησης. Σε αυτή την ασύγχρονη καθεστώς, η μέση τιμή της ταχύτητας περιστροφής του απλού κυττάρου δίνεται από όπου είναι η μαγνητική ροπή και είναι η οπισθέλκουσα λόγω των δυνάμεων ιξώδους. Εδώ,

κ

είναι παράγοντας σχήματος του Αϊνστάιν,

V

τον όγκο και το

η

το συντελεστή ιξώδους. Σημειώνουμε ότι είναι ανάλογη με το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου, η μαγνητική ροπή του κυττάρου και τον όγκο των μαγνητικών

περιεχόμενα

του κυττάρου? Ωστόσο, όλες αυτές οι παράμετροι διατηρούνται σταθερές στα πειράματα. Επομένως, κατά την ασύγχρονη καθεστώς, οποιαδήποτε αλλαγή στο σχήμα ή τον όγκο του κυττάρου, δηλαδή σε αποτελεσματικές όγκου του,, προκαλεί μια αλλαγή στην ταχύτητα περιστροφής, που δίνεται από τον παραπάνω τύπο. Αυτό το μοντέλο έχει εξειδικευθεί περαιτέρω για την περίπτωση των παραμαγνητικών σωματιδίων [28], [29], όπου η περίοδος περιστροφής,, βρίσκεται να είναι ανάλογη με τον πραγματικό όγκο, (αυτό είναι αλήθεια στην ασύγχρονη καθεστώς περιστροφική? Για μία πλήρη παραγωγή , βλέπε σχ. 27 και εξισώσεις στο Συμπληρωματικές πληροφορίες S1). Όπως μπορεί να φανεί από αυτή την εξάρτηση, εάν ο όγκος αυξάνει, η περίοδος εναλλαγής αυξάνει αναλογικά. Το ίδιο ισχύει και για τον παράγοντα μορφής, και, ως εκ τούτου, μπορεί κανείς να ανιχνεύσει τις αλλαγές της μορφολογίας.

Μαγνητική χαρακτηρισμό των κυττάρων

Για να χαρακτηριστεί περαιτέρω η μαγνήτιση των κυττάρων, κοιτάξαμε ο εντοπισμός των νανοσωματιδίων μετά την επώαση, να καθοριστεί εάν έμειναν προσκολλημένα στην επιφάνεια, πήρε εσωτερικεύεται, και, αν το έκαναν, αν τα νανοσωματίδια ήταν ελεύθεροι να κινούνται στο κυτταρόπλασμα ή παγιδευμένος σε κυστίδια (ενδοσώματα). Για να γίνει αυτό, θα επισυνάπτεται dyemolecules HPTS φθορισμού (8 – υδροξυπυρενο – 1,3,6 – τρισουλφονικό οξύ, νάτριο αλάτι) σε νανοσωματίδια μας, χρησιμοποιώντας τις ηλεκτροστατικές δυνάμεις έλξης μεταξύ των σωματιδίων και των βαφών. HPTS είναι μια βαφή διαπερνά μεμβράνη, και έτσι χρειάζεται ένα φορέα για να εσωτερικεύονται από τα κύτταρα. Μετά το πρότυπο πρωτόκολλο της επώασης, πλύναμε τα κύτταρα τρεις φορές σε PBS, και τα κύτταρα παρατηρήθηκαν υπό διέγερση στα 450 nm με φθορισμό ελέγχεται κατά 510 nm. Τα αποτελέσματα φαίνονται σχήμα 2α. Όπως μπορούμε να δούμε, τα μαγνητικά νανοσωματίδια εσωτερικεύονται από το κύτταρο μέσω ενδοκύτωσης. Επιπλέον, ούτε ο πυρήνας ούτε το κυτόπλασμα δείχνει φθορισμό, πράγμα που δείχνει ότι τα νανοσωματίδια παραμένουν στα κυστίδια. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η περιεκτικότητα σε σίδηρο των κυττάρων με επαγωγικά συζευγμένου πλάσματος (ICP) μέτρησης (βλέπε Μέθοδοι ενότητα). Όπως ήταν αναμενόμενο, ο σίδηρος αυξάνει περιεχόμενο με τη συγκέντρωση ΜΦ στο μέσο καλλιέργειας, και εμφανίζεται η τάση να είναι γραμμική στο παράθυρο συγκέντρωση που χρησιμοποιήσαμε (Σχήμα 2Β). Για τα πειράματα περιστροφής μας, εκτιμάται ότι η περιεκτικότητα σε σίδηρο είναι περίπου 14 pg /κύτταρο. Σε σύγκριση με την μάζα ενός νανοσωματιδίου, αυτό σημαίνει ότι, κατά μέσο όρο, λιγότερο από 20.000 νανοσωματίδια έχουν πάρει μέσα στο κύτταρο. Άλλα μεγέθη των μαγνητικών νανοσωματιδίων δοκιμάστηκαν επίσης (10 nm, 100 nm και 200 ​​nm), αλλά εσωτερικοποίηση μεγιστοποιήθηκε για σωματίδια με διάμετρο 30 nm (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται).

α) φθορισμού εικόνας (40 × ) ενός κύτταρα HeLa μετά από επώαση με βαμμένα μαγνητικών νανοσωματιδίων σε μία εξωκυτταρική συγκέντρωση σιδήρου [Fe] = 12.5 μg /ml (0,22 mM). β) περιεκτικότητα σε Cellular σίδηρο σε πικογραμμάρια ανά κύτταρο. Οι συγκεντρώσεις των σωματιδίων στα μέσα δίνεται στη συγκέντρωση του σιδήρου (ράβδοι σφάλματος τιμές αντιπροσωπεύουν μέση τιμή +/- 0,5 * SD, η = 3).

Η

Δοκιμασία κυτταροτοξικότητας και ευαισθησία φαρμάκου

σε αυτή τη μελέτη, τα καρκινικά κύτταρα φορτωμένα με νανοσωματίδια διαχωρίζονται μαγνητικά και επαναιωρήθηκαν σε διαφορετικά μέσα, όπως μέσο καλλιέργειας (DMEM), DMEM με 5% αιθανόλη, ϋΜΕΜ με 100 μg /ml Σισπλατίνη ή ϋΜΕΜ με 75% deionifzed νερό. Κάθε μέσο χρησιμοποιήθηκε για την επαλήθευση διαφορετικές πτυχές αυτής της μεθόδου: DMEM χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας, η αιθανόλη χρησιμοποιήθηκε ως κυτταροτοξικού παράγοντα, σισπλατίνη χρησιμοποιήθηκε για να διαμορφώσει μία δοκιμασία φάρμακο? Επίσης, για την προώθηση του στρες μέσω της κυτταρικής διόγκωσης, χρησιμοποιήσαμε ένα μεγάλο ποσοστό του απιονισμένου ύδατος, αντιστρέφοντας την ιονική ισορροπία μεταξύ του εσωτερικού και του εξωτερικού του κυττάρου. Σημειώστε ότι μια μεγάλη συγκέντρωση άλατος στο διάλυμα έχει το αντίθετο αποτέλεσμα επί του κυττάρου, δηλαδή αυτό συρρικνώνεται. Τα κύτταρα σε εναιώρημα στη συνέχεια με πιπέτα πάνω σε μία ζωντανή σειρά στοιχείων ™ πλάκα (NUNC ™), όπου η συστοιχία έχει 100 μm ευρύ πηγάδια, τα οποία παρέχουν επαρκή διαμερίσματα για μονά κύτταρα να περιστρέφεται και να αναλυθεί. σήματα Οπτική σκέδασης (από τα περιστρεφόμενα κύτταρα) καταγράφηκαν και οι αλλαγές στην περίοδο περιστροφής μετρήθηκαν για διάφορα μέσα (σχήμα 3). Μαγνητο-περιστροφή διεξήχθη υπό πολυάριθμες συνθήκες, με διαφορετικά δείγματα κυττάρων? τα ακόλουθα αποτελέσματα δείχνουν τυπικά παραδείγματα της κυτταρικής συμπεριφοράς που έχουν αναπαραχθεί πολλές φορές στο σύστημά μας.

α) σε DMEM επί ενός στρώματος αγαρόζης β) Σε ένα μίγμα 75% απιονισμένου ύδατος και 25% DMEM γ) Σε ένα μείγμα DMEM με 5% αιθανόλη και δ) για μια ζωντανή κύτταρο σε DMEM (πράσινοι κύκλοι) σε σύγκριση με ένα κύτταρο HeLa (κόκκινο τετράγωνα) σε ϋΜΕΜ με 100 μg /ml του Cisplatin. Ο άξονας Υ είναι το κανονικοποιημένο περίοδος, και ο άξονας Χ είναι ο χρόνος σε δευτερόλεπτα. Γραμμές δείχνουν την τάση μεταξύ των συνδεδεμένων σημείων. Για κάθε γράφημα, στις εικόνες πάνω από αυτό, οι κάτω εικόνες δείχνουν στιγμιότυπα της περιστρεφόμενης κυττάρου σε κάθε χρονικό διάστημα που υποδεικνύεται, ενώ οι σχηματικές εικόνες πάνω του δείχνουν τις αντίστοιχες μορφές κυττάρων (που σταθεροποιείται κύτταρο δεν φαίνεται). Σκούρο δίσκοι αντιπροσωπεύουν το κυτταρόπλασμα των κυττάρων και μεμβράνης, ενώ γκρι κηλίδες δείχνουν τα κυστίδια που σχηματίζονται στην επιφάνεια, αν υπάρχουν.

Η

Σχήματα 3α και 3β δείχνουν δύο περιπτώσεις κυτταρικών οίδημα. Κυττάρων πρήξιμο γενικά λαμβάνει χώρα λόγω της οσμωτικής πίεσης που δημιουργείται είτε από έναν ιοντικό ανισορροπία, όπως προαναφέρθηκε, ή από την έλλειψη θρεπτικών ουσιών. Είτε έτσι είτε αλλιώς, το κύτταρο επεκτείνεται για να αντιμετωπίσει την ανισορροπία των χημικών ουσιών που χρειάζεται για τη διατήρηση του μεταβολισμού του. Για να επιτευχθεί ιοντική ανισότητα, χρησιμοποιήσαμε DI νερό (Σχήμα 3Β). Παρατηρήσαμε επίσης ότι τα κύτταρα θα διογκώνονται επίσης όταν τοποθετηθεί σε ένα στρώμα αγαρόζης (2% αγαρόζη σε απιονισμένο νερό) (Σχήμα 3Β). Αγαρόζης γέλης είναι πορώδες, μια ιδιότητα που χρησιμοποιείται στην ηλεκτροφόρηση των πρωτεϊνών, και αυτή η ιδιότητα θα μπορούσε να είναι η αιτία της διόγκωσης. Πράγματι, οι θρεπτικά συστατικά που υπάρχουν στο μέσο ανάπτυξης, κυρίως γλυκόζη, μπορεί να διαχυθεί μέσα στην γέλη αγαρόζης, ενώ τα κύτταρα περιστρέφονται πάνω από αυτό. Ως εκ τούτου, τα κύτταρα θα διογκώνονται να εξισορροπήσει την μειωμένη συγκέντρωση των θρεπτικών ουσιών διατίθενται σε διάλυμα, όπως παρατηρήθηκε από τους Goldberg et al. στη φλοιώδη κύτταρα [29]. Δεδομένου ότι ο όγκος των κυττάρων αυξάνεται, η περίοδος περιστροφής αυξάνεται. Εναλλακτικά, ο κυτταρικός θάνατος προκαλείται όταν τοποθετείται σε ένα διάλυμα με 5% αιθανόλη (σχήμα 3c) ή χρησιμοποιώντας μια συγκέντρωση 100 μg /ml του Σισπλατίνη σε διάλυμα (σχήμα 3d, κόκκινη γραμμή που συνδέει τετράγωνο κουκκίδες). Ωστόσο, οι μηχανισμοί αυτού του είδους των θανάτων κυττάρων είναι διαφορετική από τις παραπάνω περιπτώσεις, αφού φλύκταινες εμφανίζονται στην επιφάνεια του κυττάρου. Σε 5% αιθανόλη, παίρνει μόνο περίπου 30 λεπτά (Σχήμα 3C) για να εμφανιστεί κύστες, ενώ στην περίπτωση της θεραπείας από σισπλατίνη στα 100 μg /ml, χρειάζεται αρκετές ώρες. Σε αντίθεση με την διόγκωση περίπτωση, είναι οι αλλαγές στο σχήμα της κυτταρικής μεμβράνης που αυξάνουν τον πραγματικό όγκο. Διόγκωση και ο σχηματισμός των κυστιδίων στην επιφάνεια του κυττάρου δείχνουν ότι τα περιεχόμενα των κυττάρων γίνονται αναλύονται και διαχωρίζεται σε διάφορες κυστίδια. Καθώς η διαδικασία του θανάτου συνεχίζεται, τα μεγέθη των κυστιδίων αυξηθεί. Αυτό το είδος φαινομένου δεν προσθέτουν μόνο με τον όγκο, αλλά επηρεάζει κρισίμως τον παράγοντα σχήματος του κυττάρου. Ο συνδυασμός των δύο αυτών παραμέτρων, δηλαδή το

αποτελεσματικός όγκος

, είναι αυτό παρακολουθείται με magnetorotation, ενισχύοντας έτσι το αποτέλεσμα διόγκωση. Τελικά, η οπισθέλκουσα επί του κυττάρου γίνεται τόσο υψηλή, σε σύγκριση με την αρχική κατάσταση του κυττάρου, ότι η περίοδος εναλλαγής κύτταρο αυξάνεται δραστικά (κατά 550%), σε ένα μη-γραμμικό τρόπο (βλέπε σχήματα 3c, κόκκινη γραμμή στο σχήμα 3d και βλέπε σχ. 4 για τη σύγκριση με τις μετρήσεις μικροσκόπιο). Έτσι και οι δύο μηχανισμοί κυτταρικού θανάτου, αν και πολύ διαφορετική, μπορεί να παρατηρηθεί και διαφοροποιημένη με τηλέφωνο Magnetorotation.

α) Σύγκριση των ευαισθησιών μεταξύ μικροσκοπίου και μαγνητο-εναλλαγής στη μέτρηση κυτταρικό θάνατο (HeLa κυττάρων σε DMEM, 5% αιθανόλη) . Στο κόκκινο είναι το κανονικοποιημένο επιφάνεια όπως μετράται με το μικροσκόπιο, και το μπλε είναι το κανονικοποιημένο αποτελεσματική χρονική όγκο, όπως μετράται με μαγνητο-περιστροφής χρησιμοποιώντας Συμπληρωματικές πληροφορίες S1. β) Σύγκριση του κυτταρικού θανάτου παρακολούθηση με χρήση μαγνητο-περιστροφής και δοκιμασία Live /Dead κυττάρων.

Η

Επίσης, πραγματοποιήθηκε magnetorotation ενός υγιούς κυττάρου (σχήμα 3d, πράσινη γραμμή), σε μέσο ανάπτυξης. Εν απουσία ενός τοξικού παράγοντα, η περίοδος εναλλαγής δεν μεταβλήθηκε σημαντικά (η τυπική απόκλιση της περιόδου περιστροφής ήταν 15%). Ένα σταθερό δοκιμή ελέγχου μορφολογία πραγματοποιήθηκε από σταθεροποίηση των κυττάρων σε ένα φιαλίδιο φορμαλδεΰδης 4% (1,5 ml) επί 10 λεπτά, υπό περιστροφή φιαλίδιο άκρου σε άκρο (βλέπε συμπληρωματικό σχήμα S2, κόκκινη γραμμή). Δεδομένου ότι το τα περιεχόμενα της κυτταρικής μεμβράνης και ήταν εγκάρσια συνδεδεμένα, το κύτταρο μορφολογία δεν άλλαξε, υπό ισοτονικών συνθηκών, και ως εκ τούτου, όπως ήταν αναμενόμενο, η περίοδος εναλλαγής δεν άλλαξε. Σε σύγκριση με ένα σταθεροποιείται κύτταρο, όπου η περίοδος περιστροφής είναι πολύ επίπεδη, για τα ζωντανά κύτταρα παρατηρούμε ότι η περίοδος περιστροφής, με την πάροδο του χρόνου, παρουσιάζει σημαντικές διακυμάνσεις μικρής διάρκειας. Αυτό μπορεί να είναι αποτέλεσμα του μεταβολισμού των κυττάρων, η οποία εξακολουθεί να είναι ενεργός κατά τη διάρκεια της περιστροφής. Συνολικά, αυτό δείχνει ότι όταν η περίοδος περιστροφής είναι σταθερή, αυτό αντιστοιχεί σε ένα κύτταρο το οποίο δεν αλλάζει σημαντικά σε αποτελεσματικό όγκο του.

Για να εκτιμηθεί η ακρίβεια της μεθόδου όσον αφορά την αποτελεσματική τροποποιήσεις όγκο, συγκρίναμε τις τάσεις στην ο αποτελεσματικός όγκος (ανάλογο με την περίοδο περιστροφής) με εκείνα της επιφάνειας, όπως εκτιμάται από εικόνες μικροσκοπία (η περιοχή της επιφάνειας να είναι ένα πρότυπο δείκτη της κυτταρικής μορφολογίας /παράγοντα σχήματος). Με ένα λογισμικό απεικόνισης (Adobe® Photoshop®), εκτιμήσαμε τις επιφάνειες των κυττάρων σε κανονικά διαστήματα. Όπως μπορεί να φανεί στο σχήμα 4α, μαγνητο-περιστροφής είναι τόσο αποτελεσματική όσο μία οπτική μικροσκοπία ρύθμισης για την παρατήρηση μικρές αλλαγές. Ωστόσο, για τις μεγαλύτερες αλλαγές, μαγνητο-περιστροφή ενισχύει την απόκριση, σε σύγκριση με την εγκατάσταση οπτικό μικροσκόπιο. Κάθε σημαντική απώλεια μαγνητικό περιεχόμενο που διαρκεί αρκετές ημέρες, σύμφωνα με Arbab et al. [30]. Έτσι, ο αντίκτυπός της στην ερμηνεία των αποτελεσμάτων, μετά από αρκετές ώρες, μπορεί να αγνοηθεί. Επίσης, η σταθερή ταχύτητα περιστροφής ενός μαγνητισμένο κυττάρων ελέγχου τείνει να επιβεβαιώσει ότι η απώλεια της μαγνητικής περιεχόμενο δεν είναι σημαντική κατά τη διάρκεια της χρονικό διάστημα της μέτρησης. Σε αντίθετη περίπτωση, η μαγνητική ροπή του κυττάρου θα κριτικά μειωθεί, και το κύτταρο θα επιβραδύνει σημαντικά, γεγονός που δεν συμβαίνει (σχήμα 3d). Ως εκ τούτου, μπορούμε με ασφάλεια να υποθέσουμε ότι ο αποτελεσματικός όγκος του κυττάρου είναι πράγματι ανάλογο με την περίοδο περιστροφής. Magneto-περιστροφής μπορεί επίσης να συγκριθεί με Ζήστε προσδιορισμούς /Dead κυττάρων. Τα κύτταρα παρασκευάζονται ακολουθώντας το πρωτόκολλο που περιγράφηκε προηγουμένως. Πριν πιπετάρισμα στην μικροπλάκα, προσθέσαμε 2,0 μλ καλσεΐνης και 5.0 μΐ ιωδιούχου προπιδίου (ΡΙ) σε 1 ml δείγματος που περιέχει κύτταρα. Τα κύτταρα αφέθηκαν καθίσει στον επωαστήρα για 10 min, και μετά επαναιωρήθηκαν σε ϋΜΕΜ με 5% αιθανόλη και το ίδιο ποσό των βαφών, μετά την οποία, αυτά προστέθηκαν με πιπέτα και περιστρέφεται. Όπως μπορεί να δει κανείς στο σχήμα 4β, το κύτταρο υφίσταται αλλαγές μορφολογίας καλά πριν ΡΙ φθορισμός μπορεί να δει κανείς και από το θάνατο του χρόνου κυττάρων (PI ορίζεται) συμβαίνει, η περίοδος περιστροφής έχει επιβραδυνθεί κατά ένα συντελεστή περίπου 2. Αυτό δεν δείχνει μόνο ότι η μέθοδος μαγνητο-περιστροφή »συγκρίνεται καλά με προσδιορισμούς φθορισμού, αλλά επίσης δείχνει να είναι πιο ευαίσθητη. Δεν είναι περίεργο να δούμε το ρυθμό περιστροφής επιβραδύνεται

πολύ πριν

κανείς να είναι σε θέση να ανιχνεύσει φθορισμού από τις βαφές PI. Πράγματι, οι χρωστικές PI κάνει μόνο το δρόμο τους μέσα στο κυτταρόπλασμα μετά τα κυτταρικά τοιχώματα έχουν έχουν καταστραφεί. Ωστόσο, πολύ πριν, άλλες διαδικασίες λαμβάνουν χώρα, μεταξύ των οποίων και ο σχηματισμός φλυκταινών στην επιφάνεια του κυττάρου, ένα φαινόμενο που κύτταρο μαγνητο-περιστροφής μπορεί με ακρίβεια να παρακολουθούν, πράγμα που δεν είναι η περίπτωση για την δοκιμασία ΜΤΤ για παράδειγμα.

Επιπτώσεις της μαγνητο-περιστροφής για τη βιωσιμότητα των κυττάρων και η διαίρεση

για να διερευνηθεί η δυνατότητα της ρύθμισης για την παρακολούθηση κυτταρικό θάνατο, χωρίς να προκαλούν κυτταρικό θάνατο, πραγματοποιήσαμε διάφορες δοκιμές βιωσιμότητας (έκθεση λέιζερ, βραχυπρόθεσμα και μακροπρόθεσμα μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της εναλλαγής στη βιωσιμότητα, την κυτταρική διαίρεση και κλωνογενοποιήσεως).

Εμείς δοκιμάστηκε για πρώτη φορά την επίδραση της πρόσληψης των μαγνητικών νανοσωματιδίων [κίτρινο (RHS) και κόκκινο (μεσαία) μπαρ στο σχήμα 5α], και της παρουσίας ενός μαγνητικού πεδίου, στη βιωσιμότητα των κυττάρων [κόκκινο (μέση) και το μπλε (LHS) ράβδους εις το σχήμα 5a]. Πραγματοποιήσαμε το τεστ βιωσιμότητας σε τρεις διαφορετικούς πληθυσμούς κυττάρων HeLa. Μετά από μία ώρα στους 37 ° C, με υγρασία και CO

ελέγχου 2, μια μέτρηση κυττάρων έγινε με χρήση κυανού τρυπάνης. Δεν υπήρχε σημαντική διαφορά στη βιωσιμότητα μεταξύ των τριών ομάδων κυττάρου (Σχήμα 5Α). Αυτό δείχνει ότι ούτε η ενσωμάτωση των σωματιδίων, ούτε η περιστροφή υπό ένα μαγνητικό πεδίο επηρέασε την βιωσιμότητα των κυττάρων κατά τη διάρκεια της χρονικής κλίμακας της ώρας. Πράγματι, το ίδιο είδος των νανοσωματιδίων οξειδίου μαγνητικού σιδήρου είναι αρκετά συχνά χρησιμοποιούμενη [16], [30] για να magnetophoretically ξεχωριστό ορισμένους κυτταρικούς πληθυσμούς από ετερογενείς πληθυσμοί, όπως επίσης και κατά τη διάρκεια MRI σαρώσεις σε ασθενείς (για ενίσχυση της αντίθεσης), χωρίς να προκαλεί βλάβη στα κύτταρα . Στις παραπάνω δοκιμές βιωσιμότητας, η ένταση του πεδίου και τα μαγνητικά συγκεντρώσεις σωματιδίων σκοπίμως οριστεί σε υψηλότερες τιμές (0,5 mT και 40 μg /ml) από ό, τι αυτές που περιγράφονται στο παρόν έγγραφο για magnetorotation (0,1 mT και 25 μg /ml), για να κρατήσει ένα περιθώριο ασφαλείας στο πρωτόκολλο.

α) HeLa κύτταρα βιωσιμότητας μετά την επώαση με νανοσωματίδια και την περιστροφή κάτω από ένα περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο. Όλα τα κύτταρα προήλθαν από την ίδια κυτταρική γραμμή, και καλλιεργήθηκαν ταυτόχρονα, το καθένα για 4 ημέρες. Τα κύτταρα HeLa αναπτύσσονται μέχρι να φτάσει το 70% συρροή, και το πρώτο δείγμα αποτέλεσαν την ομάδα ελέγχου (RHS). Οι δύο άλλες ομάδες, επωάστηκαν με μαγνητικά νανοσωματίδια, προέρχονταν από την ίδια παρτίδα κυττάρων, τα κύτταρα αναπτύχθηκαν σε παρουσία 40 μg /ml σε DMEM, μέχρι να φτάσει το 70% συρροή. Κάθε ομάδα αποτελείται από δύο δείγματα που περιέχουν 50,000 κύτταρα το καθένα. Ενώ το δεύτερο δείγμα δεν περιστρέφεται, η τρίτη (ελέγχου) τέθηκε υπό έναν τομέα των 0,5 mT και περιστρέφεται με συχνότητα οδήγησης των 100 Hz (LHS). Κατά τη διάρκεια του πειράματος, τα κύτταρα διατηρήθηκαν στους 37 ° C, με 5% CO

2 και την υγρασία ελέγχου. Για κάθε ομάδα, n = 3. Οι τιμές αντιπροσωπεύουν μέση τιμή +/- Τ.Α. β) Μαγνητική HeLa κύτταρα βιωσιμότητα πριν και μετά την έκθεση λέιζερ. κύτταρα HeLa επωάστηκαν με μαγνητικά νανοσωματίδια, για 48 ώρες, ακολουθώντας το πρωτόκολλο που περιγράφηκε προηγουμένως. Σε μια πλάκα 96 φρεατίων, 150 μΐ κάθε σύνολο κυττάρων μεταφέρθηκε με πιπέτα. μέτρηση ελέγχου (μπλε) πραγματοποιήθηκε μετά τα κύτταρα πλύθηκαν, ανεξάρτητο και επαναιωρήθηκαν σε φρέσκο ​​μέσο στους 37 ° C. Μη εκτεθειμένο (κόκκινο) και εκτέθηκαν κύτταρα (πράσινο) διατηρήθηκαν στη σκηνή μικροσκοπίου για 120 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου. Κάθε φρεάτιο περιείχε 25,000 κύτταρα. Τιμές αντιπροσωπεύουν μέση τιμή +/- 0,5 * τ.α. n = 3. γ) HeLa κύτταρα κατά τη διάρκεια της βιωσιμότητας μαγνητο-περιστροφή στους 37 ° C, με υγρασία και 5% CO2 ελέγχου. Τα κύτταρα HeLa με πιπέτα πάνω σε μία ζωντανή Array κυττάρων (NUNC ™). Τα κύτταρα παγιδεύεται στα 100 um φρεάτια μετρήθηκαν χρησιμοποιώντας Calcein. Τόσο για τον έλεγχο και τις ομάδες περιστραφεί κύτταρα, η = θάνατος 4. κυττάρων παρακολουθήθηκε χρησιμοποιώντας ιωδιούχο προπίδιο. Οι τυπικές αποκλίσεις είναι εντός των στιγμών.

Η

Μια άλλη πιθανή ανησυχία που απευθύνεται είναι η επίδραση της έκθεσης λέιζερ για τη βιωσιμότητα του κυττάρου (Σχήμα 5β). Το τεστ βιωσιμότητας δεν δείχνει σημαντική κυτταρικό θάνατο και καμία σημαντική διαφορά μετά από δύο ώρες, μεταξύ των κυττάρων ελέγχου και μαγνητικά κύτταρα που έχουν εκτεθεί στο λέιζερ. Τόσο η αλληλεπίδραση των κυττάρων με το φως και την πιθανή αλληλεπίδραση των μαγνητικών νανοσωματιδίων με το λέιζερ δεν επηρεάζουν τη βιωσιμότητα των κυττάρων.

Τέλος, διερευνήθηκε η πιθανή επίδραση της φυσικής περιστροφής των κυττάρων για τους βιωσιμότητα. Πράγματι, προκειμένου να παρακολουθεί με ακρίβεια τα αποτελέσματα τοξικότητας, περιστροφή κύτταρο πρέπει να είναι αβλαβής. Σχήμα 5γ adresses αυτό το τελευταίο σημείο. Συγκρίνοντας το ποσοστό θανάτου των περιστρεφόμενων κυττάρων και το ποσοστό θανάτου από μη μαγνητικό κύτταρα, βρήκαμε καμία στατιστική διαφορά στις δύο τάσεις (n = 4, p = 0.245 Για να διερευνηθεί η βραχυπρόθεσμη επιπτώσεων, περιστρέφεται κύτταρα σε αγαρόζη για 72 ώρες, και σε σύγκριση με την ανάπτυξη των κυττάρων δύο άλλους ελέγχους (μη επισημασμένο και μαγνητικά επισημασμένα κύτταρα απουσία του μαγνητικού πεδίου). Εμείς δεν βρήκε καμία διαφορά μεταξύ των δύο διαφορετικών ομάδων μαγνητικά επισημασμένων κυττάρων (βλέπε συμπληρωματικό S4 εικόνα). Αυτό αποκλείει επίσης κάθε πιθανή μαγνητική υπερθερμία συμβαίνει κατά την περιστροφή.

Συζήτηση

Αβλάβεια της μεθόδου

Η χρήση των μαγνητικών νανοσωματιδίων και εναλλασσόμενα μαγνητικά πεδία έχει συνήθως συνδέονται με υπερθερμία , μια διαδικασία όπου οι δόνησης νανοσωματίδια μέσα στα κύτταρα παράγουν θερμότητα, τελικά θανάτωση των σημασμένων κυττάρων μέσω μιας αύξησης της θερμοκρασίας. Κατά συνέπεια, η ικανότητα να περιστρέφεται κυττάρων μέσω της εσωτερίκευσης παρόμοιων μαγνητικών νανοσωματιδίων και την εφαρμογή ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου, δηλαδή εναλλασσόμενο σε δύο κατευθύνσεις ταυτόχρονα, χωρίς να προκαλεί βλάβη στο κύτταρο υπήρξε ανησυχία, ακόμα κι αν είμαστε χρησιμοποιώντας πολύ χαμηλότερα πεδία από μια τάξη μεγέθους, και τις συχνότητες στις περιοχές μερικές δεκάδες Hz, αντί των λίγων 100 kHz [31], [32].

το πρώτο μας μέλημα ήταν τότε να διαβεβαιώσω ότι η περιστροφή από μόνη της δεν σκοτώνει τα κύτταρα. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι η βιωσιμότητα των κυττάρων διατηρείται ενώ περιστρέφονται. Επίσης, η έκθεση σε ένα (αδύναμο) λέιζερ (προκειμένου να συλλάβει ένα σήμα σκέδασης από το περιστρεφόμενο κύτταρο) δεν έχει καμία επίδραση στην βραχυπρόθεσμη βιωσιμότητα των κυττάρων, όπως φαίνεται στο σχήμα 5β. Ωστόσο, η παρουσία ενός λέιζερ δεν είναι αναγκαία, και το σήμα μπορεί επίσης να αναλυθούν μέσω μιας κάμερας, αφαιρώντας μεγάλο χρονικό διάστημα κίνδυνος ότι μια μακροχρόνια έκθεση σε μία δέσμη λέιζερ θα μπορούσε να προκαλέσει.

Τα αποτελέσματά μας δείχνουν επίσης ότι η εσωτερίκευση των μαγνητικών νανοσωματιδίων δεν προκαλεί καμία επίδραση στη βιωσιμότητα του κυττάρου, και επηρεάζει μόνο την κυτταρική διαίρεση με τη μείωση του ρυθμού ανάπτυξης για ένα μικρό χρονικό διάστημα, σε περιορισμένο αριθμό – το πολύ 3 – κύκλων κυττάρων, πριν φθάσουν τα συνήθη ποσοστά. Πράγματι, έχουν μαγνητικά επισημασμένα κύτταρα μας έχουν υποκαλλιεργήθηκαν επιτυχώς σε τρυβλία Petri, και παρατηρήσαμε καμία διαφορά στη βιωσιμότητα (βλέπε Συμπληρωματικές πληροφορίες S1) ή σε ρυθμούς πολλαπλασιασμού μετά από τρεις κύκλους διαίρεσης (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται). Σύμφωνα με παλαιότερα δημοσιευμένα δεδομένα [33], βρήκαμε επίσης ότι μαγνητικά επισημασμένα κύτταρα αυξήθηκαν με βραδύτερο ρυθμό από ό, τι μη-σημασμένα κύτταρα, μέχρι τρεις κύκλους διαίρεση, από ποιο σημείο και μετά, οι ρυθμοί ανάπτυξης ήταν πίσω σε κανονικό (βλέπε Συμπληρωματικές πληροφορίες S1 ). Επίσης, όπως αναφέρθηκε, σύμφωνα με Arbab et al. [30] η παρουσία των κυττάρων εσωτερικεύονται μαγνητικών νανοσωματιδίων δεν προκαλεί δηλητηριώδη μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην βιωσιμότητα των κυττάρων (για μία περίοδο 5 έως 7 κύκλους διαίρεση, δηλαδή κατά τη διάρκεια αρκετών εβδομάδων).

την παρουσία ενός περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, και οι προκαλούμενες περιστροφές συχνότητα υπο-hertz που επάγονται στα μαγνητικά επισημασμένα κύτταρα δεν έχουν μια μακροχρόνια επίδραση στην κυτταρική διαίρεση, όπως φαίνεται από κλωνογόνο δοκιμασία μας και από τον αριθμό των κυττάρων, μετά από την περιστροφή των κυττάρων για 24 έως 72 ώρα.

Ως εκ τούτου, έχουμε δείξει ότι για κάθε magnetorotation κυτταρικό θάνατο που παρατηρήθηκε ήταν η συνέπεια μιας σκόπιμα προκαλούμενη τοξικό περιβάλλον. Επιπλέον, αναμένουμε ότι, δεδομένου ότι τα κύτταρα δεν πεθαίνουν ως αποτέλεσμα της περιστροφής, την ανάπτυξη των κυττάρων, ακόμη και κρίσιμες μελέτες λήθαργο θα μπορούσε να εκτελεστεί (έργο σε εξέλιξη). Αξίζει να σημειωθεί ότι η διαίρεση των κυττάρων έχει παρατηρηθεί κατά τη διάρκεια της περιστροφής (βλέπε συμπληρωματική βίντεο S3), και εκ περιτροπής κύτταρα δεν φαίνεται να έχουν διαφορετική τιμή διαίρεση σε σύγκριση με μαγνητικά επισημασμένα μη περιστρεφόμενο κύτταρα (βλέπε Συμπληρωματικές πληροφορίες S1) Συνολικά, η διαφορά στο ρυθμό ανάπτυξης που παρατηρήθηκε κατά τη διάρκεια της περιστροφής μπορεί να συνδέεται σίγουρα με την επισήμανση των κυττάρων με νανοσωματίδια, και όχι την επίδραση της ίδιας της περιστροφής.

Αυτή η μελέτη παρουσιάζει μια σημαντική διαφορά στη βιωσιμότητα των κυττάρων σε σύγκριση, για παράδειγμα, να το

κύτταρο ηλεκτρο-περιστροφή

μέθοδος, η οποία χρησιμοποιεί το cytolplasm ανομοιομορφία να επάγει ένα ηλεκτρικό δίπολο.