پژوهشگران با بهره‌گیری از فناوری نانو، روشی نوین برای بررسی مکانیک پاسخ سلول‌های سرطانی در برابر نیروهای خارجی ارائه داده‌اند که این امکان را فراهم می‌آورد تا ویژگی‌های این سلول‌ها با آن‌های سالم مقایسه شوند.
تیمی به رهبری دانشمندان موسسه ملی علوم مواد در تسوکوبای ژاپن از تکنیک میکروسکوپ نیروی اتمی برای وارد کردن نیرو به سطح انواع مختلف سلول‌ها استفاده کردند.
در این شیوه، از پروب‌های نانومتری با نوک‌هایی به اندازه چند نانومتر برای اندازه‌گیری و ترسیم نحوه توزیع نیرو در سطح سلول و درون آن بهره گرفته شد.
محققان همچنین از یادگیری ماشینی برای تحلیل و مدل‌سازی نیروهای اندازه‌گیری‌شده استفاده کردند و به کمک روش‌های تثبیت و رنگ‌آمیزی به بررسی چگونگی تأثیر نیروهای وارد شده بر ساختارهای درونی سلول و میکروتوبول‌ها و رشته‌های اکتینی که «اسکلت» آن را شکل می‌دهند، پرداختند.
طبق اعلام ستاد توسعه فناوری نانو، نتایج این تحقیق در نشریه Science and Technology of Advanced Materials منتشر شده است.
جون ناکانیشی، یکی از نویسندگان این مقاله و سرپرست گروه مکانیک شناسی در موسسه ملی علوم مواد، در این خصوص گفته است: سلول‌ها به‌عنوان مواد هوشمندی عمل می‌کنند که می‌توانند با محرک‌های شیمیایی و مکانیکی متفاوتی از محیط خود سازگار شوند. این توانایی انطباق به مکانیسم‌های بازخورد سریع وابسته است که سلامت و ثبات سلول را حفظ می‌کند و شواهد فزاینده‌ای وجود دارد که نشان می‌دهد اختلال در این پاسخ سلولی ممکن است سبب بروز طیفی از بیماری‌ها شامل دیابت، پارکینسون، حملات قلبی و سرطان شود.
مطالعات قبلی در این زمینه با استفاده از روش‌های محدودی انجام شده است، به‌عنوان مثال، برخی از این روش‌ها نیاز به تجهیز سلول‌ها به حسگرها داشتند که منجر به اندازه‌گیری تنها بخش کوچکی از پاسخ می‌شد.
هونژین وانگ، یکی دیگر از محققان این پروژه، نیز بیان کرد: ما روشی منحصر به فرد برای لمس سلول‌ها در مقیاس نانو توسعه داده‌ایم که در آن می‌توان توزیع نیرو روی یک سلول کامل را با وضوح نانومتری ترسیم کرد.
این تحقیق نشان داد که نیروهای کششی و فشاری در بین الیاف اکتین و میکروتوبول‌های درون سلول توزیع می‌شوند تا شکل آن را حفظ کنند. پس از غیرفعال‌سازی عملکرد تحمل نیرو در الیاف اکتین، معلوم شد که هسته نیز در مقابل نیروهای خارجی نقش فعالی ایفا می‌کند که این یافته اهمیت ساختار داخلی هسته را در پاسخ به استرس سلولی نمایان می‌سازد.
این تیم تحقیقاتی همچنین پاسخ‌های سلول‌های سالم و سرطانی را به یکدیگر مقایسه کردند. سلول‌های سرطانی نسبت به سلول‌های سالم در برابر فشرده‌سازی خارجی از انعطاف‌پذیری بیشتری برخوردار بودند و احتمال کمتری داشت که در پاسخ به محرک‌های خارجی، مرگ سلولی را فعال کنند.
این نتایج نه تنها مکانیک پیچیده درون سلولی پاسخ به استرس را روشن می‌کند، بلکه شناسایی پاسخ‌های مختلف در سلول‌های سرطانی می‌تواند راهی نوین برای تمییز سلول‌های سالم و سرطانی فراهم آورد.