RU2508542C1 - Rapid method for determining risk of cell malignancy - Google Patents

Rapid method for determining risk of cell malignancy Download PDF

Info

Publication number
RU2508542C1
RU2508542C1 RU2012129708/15A RU2012129708A RU2508542C1 RU 2508542 C1 RU2508542 C1 RU 2508542C1 RU 2012129708/15 A RU2012129708/15 A RU 2012129708/15A RU 2012129708 A RU2012129708 A RU 2012129708A RU 2508542 C1 RU2508542 C1 RU 2508542C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cells
nad
tumor
cancer
light
Prior art date
Application number
RU2012129708/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2012129708A (en
Inventor
Полина Михайловна Шварцбурд
Original Assignee
Полина Михайловна Шварцбурд
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Полина Михайловна Шварцбурд filed Critical Полина Михайловна Шварцбурд
Priority to RU2012129708/15A priority Critical patent/RU2508542C1/en
Publication of RU2012129708A publication Critical patent/RU2012129708A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2508542C1 publication Critical patent/RU2508542C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: to determine a risk of cell malignancy, a biopsy material taken from an individual is used to prepare a cell smear or a cell suspension in the hypoxic environment. The material is exposed to a pathogenic agent specified in UV light. The recurrent UV light exposure is followed by spectrofluorometry of the sample, and if the dark environment is characterised by an increase of NAD(P)H fluorescence intensity, the cells are diagnosed as malignant.
EFFECT: invention provides detecting the high-resistant cancer cells as negative cancer prediction measures in vivo for the cancer that are used to take the sample; a time of malignancy detection and cancer cell resistance makes a few minutes.
6 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к онкологической медицине, в частности к тестировнию злокачественного процесса, высоко-устойчивые клетки которого, могут быть обнаружены с помощью физического анализа биологических материалов, что может быть использовано для прогнозирования повышенной множественной устойчивости раковых клеток in vivo, при его тестировании in vitro.The invention relates to oncological medicine, in particular to testing a malignant process, highly resistant cells of which can be detected using physical analysis of biological materials, which can be used to predict increased multiple resistance of cancer cells in vivo, when it is tested in vitro.

Несмотря на серьезные и разносторонние исследования последних лет в области онкологии остается много нерешенных проблем, которые связаны в первую очередь с тем, что радиационная и химиотерапия во многих случаях остается малоэффективной. Главным фактором, ограничивающим успешность применения противораковых средств, является высокая устойчивость части опухолевых клеток к различным повреждениям, часто формирующаяся в условиях гипоксии. Такая устойчивость может быть: первичной и, следовательно, свойством злокачественных клеток до начала лечения; или вторичной, которая развивается в ответ на радиационное облучение и/или введение лекарств.Despite serious and comprehensive studies of oncology in recent years, many unresolved problems remain, which are associated primarily with the fact that radiation and chemotherapy in many cases remains ineffective. The main factor limiting the success of the use of anticancer drugs is the high resistance of some tumor cells to various injuries, often formed under conditions of hypoxia. Such resistance can be: primary and, therefore, the property of malignant cells before treatment; or secondary, which develops in response to radiation exposure and / or drug administration.

Обычно в начале лечения наблюдается положительная динамика, но через некоторое время она исчезает. Высокая изменчивость опухолевых клеток и постоянно действующий отбор клеток с большей выживаемостью и злокачественностью приводит к тому, что первоначально с помощью лечения удается уменьшить размер опухоли за счет гибели опухолевых клеток с низкой устойчивостью. Оставшаяся субпопуляция клеток приобретает повышенную способность к выживанию в неблагоприятных условиях и становится резистентной сразу к радиационному облучению и к целой группе лекарств, то есть развивается так называемая множественная устойчивость, сопровождающаяся часто рецидивом болезни и появлением метастазов. Одним из направлений своевременного выявления таких опухолей является поиск новых, специфических индикаторов, свойственных высоко-устойчивым опухолевым клеткам, а также разработка методов их быстрого определения in vitro с помощью как уже известных, так и новых опухолевых маркеров.Usually, positive dynamics are observed at the beginning of treatment, but after a while it disappears. The high variability of tumor cells and the constant selection of cells with greater survival and malignancy leads to the fact that initially with the help of treatment it is possible to reduce the size of the tumor due to the death of tumor cells with low resistance. The remaining subpopulation of cells acquires an increased ability to survive in adverse conditions and becomes resistant immediately to radiation exposure and to a whole group of drugs, that is, the so-called multiple resistance develops, often accompanied by a relapse of the disease and the appearance of metastases. One of the directions for the timely detection of such tumors is the search for new, specific indicators characteristic of highly resistant tumor cells, as well as the development of methods for their rapid determination in vitro using both already known and new tumor markers.

Обычно опухолевыми маркерами называют соединения (белки, биологически активные пептиды, гормоны, ферменты и метаболиты), которые синтезируются раковыми клетками и отсутствуют в нормальных клетках. Большинство известных опухолевых маркеров относятся к онкофетальным белкам, которые обнаруживаются в эмбриональных тканях человека и крови в период внутриутробного развития. Они исчезают полностью или остаются в следовых количествах после рождения. В ходе опухолевой прогрессии они начинают синтезироваться снова и секретируются в кровь. Однако конкретные онко-фетальные соединения синтезируются лишь в определенных эмбриональных и опухолевых тканях. Например, альфа-фетопротеин является нормальным сывороточным белком зародыша и синтезируется в печени плода, а также при развитии рака печени. В качестве онко-фетальных маркеров часто используют белки плаценты (хорионический гонадотропин или плацентарную щелочную фосфатазу). Иммуногистохимическое обнаружение таких белков служит хорошим онкологическим маркеров рака яичников или семенников, что позволяет следить за ходом их лечения. Для рака предстательной железы в качестве чувствительного онкомаркера используется простато-специфический антиген PSA (от англ., prostate specific antigen). Однако на большом материале, полученном не только на экспериментальных животных, но и на человеке, показано, что подавляющее большинство онко-фетальных биомаркеров является ткане-специфическими. Более того, эти онкомаркеры часто не определяются на ранней стадии болезни и могут индуцироваться также при воспалительных заболеваниях печени, поджелудочной железы и легких. Кроме того, известно, что онко-фетальные маркеры существуют не для всех солидных опухолей.Typically, tumor markers are compounds (proteins, biologically active peptides, hormones, enzymes and metabolites) that are synthesized by cancer cells and are absent in normal cells. Most known tumor markers relate to oncofetal proteins that are found in human and blood embryonic tissues during fetal development. They disappear completely or remain in trace amounts after birth. During tumor progression, they begin to be synthesized again and secreted into the blood. However, specific oncofetal compounds are synthesized only in certain embryonic and tumor tissues. For example, alpha-fetoprotein is a normal fetal whey protein and is synthesized in the fetal liver, as well as in the development of liver cancer. Placental proteins (chorionic gonadotropin or placental alkaline phosphatase) are often used as oncofetal markers. Immunohistochemical detection of such proteins serves as good oncological markers of ovarian or testicular cancer, which allows monitoring the progress of their treatment. For prostate cancer, the prostate-specific antigen PSA (from the English, prostate specific antigen) is used as a sensitive tumor marker. However, on large material obtained not only on experimental animals, but also on humans, it has been shown that the vast majority of oncofetal biomarkers are tissue-specific. Moreover, these tumor markers are often not detected at an early stage of the disease and can also be induced in inflammatory diseases of the liver, pancreas and lungs. In addition, it is known that oncofetal markers do not exist for all solid tumors.

Хотя в процессе злокачественной трансформации нарушаются некоторые механизмы, контролирующие рост и дифференцировку тканей, но ряд опухолей все же не ускользает полностью из-под регуляторного влияния организма, сохраняя рецепторы гормонов и нейромедиаторов на поверхности или внутри клеток. К ним, в частности, относятся опухоли, происходящие из гормонозависимых тканей: молочной железы, матки, яичников, гипофиза, надпочечников, щитовидной и предстательной желез. Более половины опухолей молочной железы, яичников и эндометрия содержат рецепторы эстрогенов и прогестерона, которые служат онкомаркерами гормоно-чувствительных опухолей. Опухоли, не содержащие рецепторов, малочувствительны к гормонотерапии, поэтому определение уровня рецепторов эстрогенов и прогестинов широко используют для прогнозирования эффективности гормонотерапии при опухолях молочной железы, яичников и матки. Однако эти опухолевые маркеры не позволяют тестировать повышенную устойчивость раковых клеток к повреждающему действию химиотерапии или радиации.Although some mechanisms controlling the growth and differentiation of tissues are violated during the malignant transformation, a number of tumors still do not completely escape from the regulatory influence of the body, while retaining hormone and neurotransmitter receptors on the surface or inside the cells. These include, in particular, tumors originating from hormone-dependent tissues: mammary gland, uterus, ovaries, pituitary gland, adrenal glands, thyroid and prostate glands. More than half of breast, ovarian and endometrial tumors contain estrogen and progesterone receptors, which serve as tumor markers of hormone-sensitive tumors. Tumors that do not contain receptors are insensitive to hormone therapy, therefore, the determination of estrogen and progestin receptor levels is widely used to predict the effectiveness of hormone therapy in tumors of the breast, ovaries and uterus. However, these tumor markers do not allow testing the increased resistance of cancer cells to the damaging effects of chemotherapy or radiation.

Существуют разные механизмы возникновения множественной устойчивости опухолевых клеток, среди которых множественная лекарственная устойчивость является наиболее изученной. Такая устойчивость обычно тестируется по снижению накопления противо-опухолевых препаратов внутри клеток или по высокому уровню экспрессии АТФ-зависимого трансмембранного Р-гликопротеина, способного эффективно откачивать различные противоопухолевые препараты или красители из устойчивых, опухолевых клеток, таким путем повышая их выживаемость. Важно отметить, что Р-гликопротеин выявляется не только в опухолевых, но и в нормальных тканях, в частности в почках, печени, гемато-энцефалическом барьере. Уровень экспрессии Р-гликопротеин может также повышаться и при воспалении [Но Е., et al. Regulation of MDR by pro-inflammatory cytokines. "Curr. Cancer Drug Targets", 2006, 5(4), 295-301]. Более того, эффективность работы Р-гликопротеина тесно зависит от уровня образования АТФ в митохондриях [Zhou Y., et al. Intracellular ATP levels are a pivotal determinant of chemoresistance in colon cancer cell. "Cancer Res.", 2012, 72(1), 304-314]. Для опухолевых митохондрий характерно снижение уровня образования АТР, особенно в условиях гипоксии, что ограничивает работу Р-гликопротеина. Однако такие клетки при неблагоприятных условиях часто сохраняют высокую выживаемость, что достигается благодаря активации альтернативных путей метаболизм, в частности активации аэробного гликолиза, а также работы пентозофосфатного пути, интенсивно продуцирующего восстановленный NAD(P)H [никотинамиддинуклеотидфосфат].There are various mechanisms for the emergence of multiple resistance of tumor cells, among which the multiple drug resistance is the most studied. Such resistance is usually tested by reducing the accumulation of anti-tumor drugs inside the cells or by the high level of expression of ATP-dependent transmembrane P-glycoprotein, which is able to efficiently pump out various anti-tumor drugs or dyes from resistant, tumor cells, thereby increasing their survival. It is important to note that P-glycoprotein is detected not only in tumor cells, but also in normal tissues, in particular in the kidneys, liver, and blood-brain barrier. The level of expression of P-glycoprotein may also increase with inflammation [But E., et al. Regulation of MDR by pro-inflammatory cytokines. "Curr. Cancer Drug Targets", 2006, 5 (4), 295-301]. Moreover, the performance of P-glycoprotein is closely dependent on the level of ATP production in mitochondria [Zhou Y., et al. Intracellular ATP levels are a pivotal determinant of chemoresistance in colon cancer cell. "Cancer Res.", 2012, 72 (1), 304-314]. Tumor mitochondria are characterized by a decrease in the level of ATP formation, especially in conditions of hypoxia, which limits the work of P-glycoprotein. However, under unfavorable conditions, such cells often maintain high survival rates, which is achieved by activating alternative metabolic pathways, in particular by activating aerobic glycolysis, as well as by the pentose phosphate pathway, which intensively produces reduced NAD (P) H [nicotinamidine nucleotide phosphate].

Исследования последних лет убедительно показали, что устойчивые опухолевые клетки для своего выживания в условиях гипоксии и окислительного стресса, нуждаются в постоянном образовании NAD(P)H. [Tamada М., et al. Modulation of glucose metabolism by CD44 contributes to antioxidant status and drug resistance in cancer cells. Cancer Res." 2012, 72(6), 1438-1448]. NAD(P)H участвует в активации ключевой анти-оксидантной защиты опухолевых клеток, активируя ферменты, поддерживающие синтез глутатиона [Gruning N-M & Raiser М. Sacrifice for survival "Nature", 2011, 480:190-191; Hamanaka R & Chandel N. Warburg effect and redox balance. "Science", 2011, 334: 1219-1220]. Однако NAD(P)H нельзя отнести к числу классических опухолевых маркеров, так как он синтезируется и в нормальных клетках. Тем не менее показатели эндогенной флуоресценции NAD(P)H/NADH in vitro можно использовать при прогнозировании процессов метастазирования in vivo [Xu H.N., Nioka S., Clickon J.D., Chance В., Li L.Z. Quantitative mitochondrial redox imaging of breast cancer metastatic potential. "J Biomedical. Optics", 2010, 15 (3): 136010].Recent studies have convincingly shown that resistant tumor cells, for their survival under conditions of hypoxia and oxidative stress, require the constant formation of NAD (P) H. [Tamada M., et al. Modulation of glucose metabolism by CD44 contributes to antioxidant status and drug resistance in cancer cells. Cancer Res. "2012, 72 (6), 1438-1448]. NAD (P) H is involved in activating the key antioxidant defense of tumor cells by activating enzymes that support glutathione synthesis [Gruning NM & Raiser M. Sacrifice for survival" Nature ", 2011, 480: 190-191; Hamanaka R & Chandel N. Warburg effect and redox balance. Science, 2011, 334: 1219-1220]. However, NAD (P) H cannot be classified as a classic tumor marker, so however, it can be synthesized in normal cells. However, in vitro NAD (P) H / NADH endogenous fluorescence indices can be used to predict in vivo metastasis [Xu HN, Nioka S., Clickon JD, Chance B., Li LZ Quantitative mitochondrial r edox imaging of breast cancer metastatic potential. "J Biomedical. Optics ", 2010, 15 (3): 136010].

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в обеспечении возможности тестировать наличие злокачественных клеток и степень их устойчивости к повреждениям (степень злокачественности), проводя измерения на живых клетках без их окрашивания.The technical problem to which the invention is directed is to provide the ability to test the presence of malignant cells and the degree of their resistance to damage (degree of malignancy) by measuring live cells without staining.

Поставленная задача решена тем, что предложен экспресс-способ определения риска злокачественности клеток, заключающийся в том, что из образца биопсии, полученной от субъекта, готовят клеточный отпечаток или суспензию клеток, в котором создают условия гипоксии, подвергают повторяющимся воздействиям повреждающего агента, выбранного из УФ-света, проводят спектро-флурометрическое исследование образца после повторяющегося воздействия УФ-светом, и в случае, если в темновых условиях обнаружен прирост интенсивности флуоресценции NAD(P)H, диагностируют клетки как злокачественные.The problem is solved in that an express method for determining the risk of cell malignancy is proposed, which consists in preparing a cell fingerprint or cell suspension from a biopsy sample obtained from a subject, in which hypoxia conditions are created, and subjected to repeated exposure to a damaging agent selected from UV -light, a spectro-fluorometric study of the sample is carried out after repeated exposure to UV light, and if in the dark conditions an increase in the fluorescence intensity of NAD (P) H is detected, the diagnosis Steer cells as malignant.

В качестве повреждающего агента можно использовать в частности УФ-свет, или иной агент, например химический или фармакологический.As a damaging agent, in particular, UV light or another agent, for example, chemical or pharmacological, can be used.

Способность к более продолжительному выживанию злокачественных клеток в условиях гипоксии и повторяющихся повреждений (повышенную устойчивость) оценивают по неоднократно повторяющейся репарации пула NAD(P)H, характерной только для опухолевых клеток. Репарацию пула NAD(P)H в условиях гипоксии оценивают по приросту интенсивности NAD(P)H флуоресценции после кратковременного выдерживания исследуемого образца клеток в темновых условиях, нахождение в которых следует за повторяющимися повреждениями (в частности УФ-светом), и по количеству циклов репарации NAD(P)H флуоресценции и величине их прироста в каждом цикле оценивают in vitro потенциальную устойчивость различных опухолевых клеток. Это позволяет выявить высоко-устойчивые раковые клетки как показатели негативного опухолевого прогноза in vivo для той опухоли, из которой взят исследуемый образец.The ability to longer survival of malignant cells under conditions of hypoxia and repeated injuries (increased resistance) is assessed by repeatedly repeated repair of the NAD (P) H pool, which is characteristic only of tumor cells. The repair of the NAD (P) H pool under hypoxic conditions is assessed by the increase in the NAD (P) H fluorescence intensity after a short exposure of the test sample of cells in dark conditions, the presence of which follows repeated damage (in particular UV light), and the number of repair cycles NAD (P) H fluorescence and the magnitude of their growth in each cycle assess in vitro the potential resistance of various tumor cells. This allows us to identify highly resistant cancer cells as indicators of negative tumor prognosis in vivo for the tumor from which the test sample was taken.

Предлагаемый способ экспресс-определения злокачественности является неспецифическим и позволяет в течение нескольких минут выявить злокачественные клетки и установить степень их устойчивости для всех типов рака, как асцитных, так и солидных.The proposed method for the rapid determination of malignancy is non-specific and allows within a few minutes to identify malignant cells and establish the degree of their resistance for all types of cancer, both ascites and solid.

Предложенный способ экспресс-определения степени злокачественности и устойчивости раковых клеток заключается в том, что из образца биопсии готовят клеточный отпечаток или суспензию клеток, которым создают условия гипоксии и повторяющееся воздействие повреждающего агента, например УФ-света, и проводят спектро-флурометрическое исследование этих клеток в динамике развития процесса фотодеструкции NAD(P)H флуоресценции, и по приросту интенсивности флуоресценции NAD(P)H в темновых условиях, судят о наличии опухолевых клеток и их потенциальной устойчивости.The proposed method for the rapid determination of the degree of malignancy and resistance of cancer cells consists in preparing a cell fingerprint or suspension of cells from a biopsy sample, which creates hypoxia conditions and repeated exposure to a damaging agent, such as UV light, and conducts spectro-fluorometric studies of these cells in the dynamics of the process of photodegradation of NAD (P) H fluorescence, and the increase in the fluorescence intensity of NAD (P) H in dark conditions, judge the presence of tumor cells and their potential sustainability.

Условия гипоксии могут быть созданы путем помещения суспензии клеток или клеточного отпечатка между двумя стеклами, края которых залиты парафином, для последующих цитологических исследований. Спектрофлурометрическое исследование может быть проведено в диапазоне 440-470 нм, при длине волны возбуждения 365-370 нм.Hypoxia conditions can be created by placing a cell suspension or cell imprint between two glasses, the edges of which are embedded in paraffin, for subsequent cytological studies. Spectrofluorometric studies can be carried out in the range of 440-470 nm, with an excitation wavelength of 365-370 nm.

Сущность изобретения заключается в том, что экспериментальным путем были установлены принципиальные различия в потенциальной устойчивости опухолевых и нормальных клеток к выживанию в условиях действия гипоксии и УФ-света. При этом выживание клеток оценивали, в частности, по изменению интенсивности NAD(P)H флуоресценции и способности, присущей только раковым клеткам, частично восстанавливать пул NAD(P)H в темновых условиях. Сущность изобретения поясняется графическими материалами, где на фиг. 1 показана типичная кривая изменения суммарной интенсивности флуоресценции при λ=460 nm (I460), характерная для перевиваемых опухолевых клеток асцитной карциномы Эрлиха (АКЭ), находящихся в условиях гипоксии при действии на них УФ-света (заштрихованные участки) и в темновых условиях (после выключения УФ-света; не заштрихованные участки). Суммарная интенсивность эндогенной флуоресценции живых клеток (в полосе 440-470 nm) обусловлена флуоресценцией двух основных флуоресцентных компонентов: 1) флуоресцирующими продуктами перекисного окисления липидов (ФППОЛ), которые высокочувствительны к УФ-индуцируемой фотодеструкции [после 0,5-1 мин действия УФ-света (λ-365 nm), флуоресценция от ФППОЛ не обнаруживается] и 2) пулом восстановленных NAD(P)H, интенсивность флуоресценции которых достигает максимальна в условиях гипоксии. Доля каждого из этих компонентов (в процентах) в общей полосе флуоресценции (с максимумом I460), характерная для большинства опухолевых АКЭ клеток, указана на шкале ординат.The essence of the invention lies in the fact that experimentally established fundamental differences in the potential resistance of tumor and normal cells to survival under conditions of hypoxia and UV light. Moreover, cell survival was evaluated, in particular, by changing the intensity of NAD (P) H fluorescence and the ability inherent only in cancer cells to partially restore the pool of NAD (P) H in dark conditions. The invention is illustrated by graphic materials, where in FIG. Figure 1 shows a typical curve of the change in the total fluorescence intensity at λ = 460 nm (I 460 ), which is characteristic of transplanted tumor cells of Ehrlich ascites carcinoma (AKE) under hypoxia under the influence of UV light (shaded areas) and in dark conditions ( after turning off the UV light; not shaded areas). The total intensity of the endogenous fluorescence of living cells (in the band 440-470 nm) is due to the fluorescence of two main fluorescent components: 1) fluorescent products of lipid peroxidation (FPPOL), which are highly sensitive to UV-induced photodestruction [after 0.5-1 min of UV light (λ-365 nm), fluorescence from FPPOL is not detected] and 2) a pool of reduced NAD (P) H, the fluorescence intensity of which reaches its maximum under hypoxia. The percentage of each of these components (in percent) in the total fluorescence band (with a maximum of I 460 ), characteristic of most tumor AKE cells, is indicated on the ordinate scale.

А - кинетика фотодеструкции флуоресценции (I460) опухолевых АКЭ клеток, при постоянном действии УФ-света (λ-365 nm)A - kinetics of photodegradation of fluorescence (I 460 ) of tumor AKE cells, with constant exposure to UV light (λ-365 nm)

В - репарация пула NAD(P)H, измеряемая по приросту интенсивности NAD(P)H-флуоресценции после нахождения гипоксических опухолевых АКЭ клеток в темновых условиях [т.е. без повреждающего действия УФ-света (λ-365 nm)]. Величина прироста I460 (в процентах) после каждого цикла восстановления NAD(P)H флуоресценции, обозначена величиной стрелок, направленных вверх.B - NAD (P) H pool repair, measured by the increase in NAD (P) H fluorescence intensity after finding hypoxic tumor AKE cells in dark conditions [i.e. without the damaging effect of UV light (λ-365 nm)]. The increase in I 460 (in percent) after each recovery cycle of NAD (P) H fluorescence is indicated by the magnitude of the up arrows.

На фиг.2 показаны кинетические особенности I460 фотодеструкции лимфоцитов, выделенных из лимфоузла здоровых животных и помещенных в условия гипоксии. Для нормальных лимфоцитов характерна, перманентная фотодеструкция флуоресценции (при I460), которая наблюдалась, как при действии УФ-света (λ-365 nm) (заштрихованные участки), так и в темновых условиях (при выключении УФ-света; не заштрихованные участки). Величина I460 фотодеструкции обозначена величиной стрелок, направленных вниз, что указывает на низкую устойчивость нормальных лимфоидных клеток к выживанию в условиях гипоксии. Противоположный эффект характерен для опухолевых АКЭ клеток (фиг.1), обладающих повышенной потенциальной устойчивостью в аналогичных условиях гипоксии. Обнаруженные различия между поведением (а именно выживанием) опухолевых и нормальных клеток в условиях повреждения могут быть использованы in vitro как индикатор злокачественности, с помощью которого можно идентифицировать единичные опухолевые клетки, а также прогнозировать их выживаемость in vivo в гипоксических зонах опухоли.Figure 2 shows the kinetic features of I 460 photodestruction of lymphocytes isolated from the lymph node of healthy animals and placed in hypoxic conditions. For normal lymphocytes characteristic, permanent photodestruction fluorescence (with I 460) was observed as when exposed to UV light (λ-365 nm) (shaded areas) and in darkness (when turning off the UV light; not shaded areas) . The value of I 460 photodestruction is indicated by the size of the arrows pointing down, which indicates a low resistance of normal lymphoid cells to survival under hypoxia. The opposite effect is characteristic of tumor AKE cells (Fig. 1), which have increased potential resistance under similar conditions of hypoxia. The revealed differences between the behavior (namely, survival) of tumor and normal cells under conditions of damage can be used in vitro as an indicator of malignancy, with the help of which it is possible to identify single tumor cells and also to predict their survival in vivo in the hypoxic zones of the tumor.

На фиг.3 аналогичные исследования представлены для другого типа высокоагрессивных опухолевых клеток - асцитной гепатомы Зайделя (АГЗ) [изучались АГЗ клетки, находящиеся в асцитной жидкости и при их метастазировании в селезенку, а также нормальные спленоциты, окружающие метастаз (фиг.4)]. Асцитные АГЗ клетки, а также АГЗ клетки метастаза (Фиг.3) отличались высокой потенциальной устойчивостью к повреждающему действию гипоксии и УФ-света, так как они были способны в 3-5-кратному восстановлению пула NAD(P)H, оцениваемому по приросту интенсивности I460 [величина прироста обозначена цифрами (в %) и отмечена стрелками, направленными вверх]. Время действия УФ-света на АГЗ клетки и их нахождение в темновых условиях обозначено в секундах на шкале абсцисс.In Fig. 3, similar studies are presented for another type of highly aggressive tumor cells - Seidel ascites hepatoma (AGD) [AGH cells in ascites fluid and when they metastasize to the spleen, as well as normal splenocytes surrounding metastasis, were studied (Fig. 4)]. Ascitic AGH cells, as well as AGH metastasis cells (Figure 3), were characterized by high potential resistance to the damaging effects of hypoxia and UV light, since they were capable of 3-5-fold restoration of the NAD (P) H pool, estimated by the increase in intensity I 460 [the growth rate is indicated by numbers (in%) and marked by arrows pointing up]. The time of action of UV light on AGZ cells and their presence in dark conditions is indicated in seconds on the abscissa scale.

на фиг.4 - представлены аналогичные спектро-флуоресцентные исследования клеток от тканевого отпечатка селезенки опухоленосителя (фиг.3), проведены в условиях гипоксии для спленоцитов т.е. нетрансформированных клеток селезенки, окружающих клетки АГЗ метастаза. Такие спленоциты характеризовались низкой потенциальной устойчивостью к повреждающему действию УФ-света, так как для них была характерна перманентная фотодеструкции флуоресценции NAD(P)H при λ=460 нм (I460), выявляемая (в %) как при действии УФ-света, так и в него отсутствии.figure 4 - presents a similar spectro-fluorescence studies of cells from tissue imprint of the spleen of the tumor carrier (figure 3), carried out under conditions of hypoxia for splenocytes i.e. non-transformed spleen cells surrounding AGZ metastasis cells. Such splenocytes were characterized by low potential resistance to the damaging effect of UV light, since they were characterized by permanent photodegradation of NAD (P) H fluorescence at λ = 460 nm (I 460 ), detected (in%) both under the influence of UV light, and in his absence.

на фиг.5 представлены результаты спектро-флуоресцентных исследований клеток [из биопсии подмышечного лимфатического узла пациентки (46 лет)], которые были диагностированы как раковые. В условиях гипоксии, эти клетки проявляли способность восстанавливать NAD(P)H флуоресценцию в темновых условиях [при выключении УФ-света (не заштрихованные участки)], которая измерялось по приросту I460 (в %). Величина прироста I460 обозначена стрелкой, направленной вверх. Количество циклов NAD(P)H флуоресценции в таких клетках было невелико (всего 2 цикла), однако прирост интенсивности NAD(P)H флуоресценции в первом цикле был весьма значительным, что указывало на повышенную устойчивость клеток этого метастаза к выживанию в неблагоприятных условиях in vivo.figure 5 presents the results of spectro-fluorescence studies of cells [from a biopsy of the axillary lymph node of the patient (46 years old)], which were diagnosed as cancerous. Under hypoxic conditions, these cells showed the ability to restore NAD (P) H fluorescence in dark conditions [when turning off UV light (not shaded areas)], which was measured by the increase in I 460 (in%). The increase in I 460 is indicated by an arrow pointing up. The number of NAD (P) H fluorescence cycles in such cells was small (only 2 cycles), however, the increase in the NAD (P) H fluorescence intensity in the first cycle was very significant, indicating an increased resistance of cells of this metastasis to survival in adverse conditions in vivo .

на фиг.6 представлены результаты спектро-флуоресцентных исследования той же суспензии клеток (из биопсийного материала пациентки), которые были диагностированы как не трансформированные. Для этих клеток была характерна перманентная УФ-индуцируемая фотодеструкция I460, как при действии УФ-света (заштрихованные участки), так и в отсутствие УФ-света (не заштрихованные участки). Для этих клеток также была типично увеличение содержания ФППОЛ (в %) и снижение доли базальной NAD(P)H флуоресценции (I460, шкала ординат).figure 6 presents the results of spectro-fluorescence studies of the same cell suspension (from the biopsy material of the patient), which were diagnosed as not transformed. These cells were characterized by permanent UV-induced photodestruction I 460 , both under the action of UV light (shaded areas) and in the absence of UV light (non-shaded areas). An increase in the content of FPPOL (in%) and a decrease in the proportion of basal NAD (P) H fluorescence (I 460 , ordinate scale) were also typical for these cells.

Сущность изобретения поясняется также примером конкретного осуществления.The invention is also illustrated by an example of a specific implementation.

ПРИМЕР.EXAMPLE.

У больной К. (46 лет), с подозрением на развитие процессов метастазирования рака молочной железы в близлежащий лимфоузел, был взят биопсийный материал (в виде клеточной суспензии) для цитологического и гистологического исследования. Часть изъятого биопсийного образца была помещена во влажную, охлаждаемую камеру, с целью сохранения клеток во время их транспортировки в лабораторию. Выявление злокачественности и устойчивости клеток было проведено через 1,5 часа после изъятия клеточного материала. С этой целью исследуемую суспензию клеток помещали между предметным и покровными стеклами, края которых плотно запечатывали жидким парафином для создания условий гипоксии в изучаемых клетках. Далее на люминесцентном микроскопе МЛД-2, используя ртутную лампу сверхвысокого давления ДРШ-250-2 в качестве источника УФ-света (1-365 nm), проводили спектрофлуоресцентные исследования кинетики фотодеструкции I460 в анализируемых клетках, находящихся в условиях гипоксии при действии на них УФ-света и при его выключении (темновые условия). Проводили поиск клеток, которые обладали способностью к репарации интенсивности NAD(P)H флуоресценции (I460) в темновых условиях. Такие клетки диагностировались как злокачественные (раковые) [фиг.5, эффект указан стрелкой, направленной вверх]. Другие же клетки, для которых была характерна перманентная УФ-индуцируемая фотодеструкция, как при действии УФ-света, так и при отсутствии УФ-воздействия, диагностировались как не трансформированные (фиг.6). Полученные результаты представлены на фиг.5 и фиг. 6. Как видно из фиг.5 и фиг.6., в условиях сохраняющейся гипоксии, среди анализируемых клеток были обнаружены клетки (фиг.5), способные к приросту интенсивности NAD(P)H флуоресценции (I460) в темновых условиях, что позволяло идентифицировать их как злокачественные клетки. Эти клетки обнаруживали единичные циклы репарации NAD(P)H флуоресценции в темновых условиях (единичная стрелка вверх), что позволяло их идентифицировать как раковые клетки, хотя они и не обладали столь высокой потенциальной устойчивость к гипоксии как АГЗ клетки (Фиг.3). Весь процесс тестирования от момента создания условий гипоксии для исследуемых клеток до получения результатов анализа составил не более 5 минут.Patient K. (46 years old), with suspicion of the development of metastasis of breast cancer in a nearby lymph node, was taken biopsy material (in the form of a cell suspension) for cytological and histological examination. Part of the seized biopsy specimen was placed in a moist, cooled chamber, in order to preserve the cells during their transportation to the laboratory. The detection of malignancy and cell resistance was carried out 1.5 hours after the removal of cellular material. For this purpose, the studied cell suspension was placed between the slide and cover glasses, the edges of which were tightly sealed with liquid paraffin to create hypoxic conditions in the studied cells. Further, on the fluorescent microscope MLD-2 using a mercury lamp DRSh-250-2 ultrahigh pressure as a source of UV light (1-365 nm), carried spektrofluorestsentnye photodegradation kinetics studies 460 I in the analyzed cells are in conditions of hypoxia when exposed to UV light and when it is turned off (dark conditions). A search was made for cells that were capable of repairing the intensity of NAD (P) H fluorescence (I 460 ) under dark conditions. Such cells were diagnosed as malignant (cancerous) [Fig. 5, the effect is indicated by an upward arrow]. Other cells, which were characterized by permanent UV-induced photodestruction, both under the influence of UV light and in the absence of UV exposure, were diagnosed as not transformed (Fig.6). The results are presented in FIG. 5 and FIG. 6. As can be seen from FIG. 5 and FIG. 6., under conditions of persistent hypoxia, among the analyzed cells were detected cells (FIG. 5) capable of increasing the intensity of NAD (P) H fluorescence (I 460 ) in dark conditions, which allowed to identify them as malignant cells. These cells showed single NAD (P) H repair cycles of fluorescence under dark conditions (single up arrow), which allowed them to be identified as cancer cells, although they did not have as high potential resistance to hypoxia as AGZ cells (Figure 3). The entire testing process from the moment of creating hypoxia conditions for the studied cells to the analysis results was no more than 5 minutes.

Большинство анализируемых клеток в образце не проявляло способность к репарации NAD(P)H флуоресценции в темновых условиях (Фиг.6), что позволяло их отнести к не трансформированным клеткам.Most of the analyzed cells in the sample did not show the ability to repair NAD (P) H fluorescence under dark conditions (Figure 6), which allowed them to be attributed to non-transformed cells.

Диагноз затем был подтвержден гистологически.The diagnosis was then confirmed histologically.

Таким образом, приведенные выше данные подтверждают возможность экспресс тестирования образцов (отпечатков или клеточных взвесей) на злокачественность и потенциальную устойчивость тестируемых опухолей к повреждающим воздействиям.Thus, the above data confirm the possibility of rapid testing of samples (fingerprints or cell suspensions) for malignancy and potential resistance of the tested tumors to damaging effects.

Claims (1)

Способ определения риска злокачественности клеток, заключающийся в том, что из образца биопсии, полученного от субъекта, готовят клеточный отпечаток или суспензию клеток, в котором создают условия гипоксии, подвергают повторяющимся воздействиям повреждающего агента, выбранного из УФ-света, проводят спектрофлурометрическое исследование образца после повторяющегося воздействия УФ-светом, и в случае, если в темновых условиях обнаружен прирост интенсивности флуоресценции NAD(P)H, диагностируют клетки как злокачественные. A method for determining the risk of cell malignancy, consisting in the fact that a cell fingerprint or a suspension of cells is prepared from a biopsy sample obtained from a subject, in which hypoxia conditions are created, subjected to repeated exposure to a damaging agent selected from UV light, and a spectrofluorometric study of the sample is performed after repeated exposure to UV light, and if in the dark conditions an increase in the fluorescence intensity of NAD (P) H is detected, the cells are diagnosed as malignant.
RU2012129708/15A 2012-07-16 2012-07-16 Rapid method for determining risk of cell malignancy RU2508542C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129708/15A RU2508542C1 (en) 2012-07-16 2012-07-16 Rapid method for determining risk of cell malignancy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012129708/15A RU2508542C1 (en) 2012-07-16 2012-07-16 Rapid method for determining risk of cell malignancy

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012129708A RU2012129708A (en) 2014-01-27
RU2508542C1 true RU2508542C1 (en) 2014-02-27

Family

ID=49956670

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012129708/15A RU2508542C1 (en) 2012-07-16 2012-07-16 Rapid method for determining risk of cell malignancy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2508542C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786007C1 (en) * 2022-02-25 2022-12-15 Федеральное Государственное Автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко" Министерства Здравоохранения Российской Федерации Method for assessing cell malignancy in glioma cultures

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315312C2 (en) * 2002-08-01 2008-01-20 Мтм Лабораториес Аг Diagnosis method for using a solution
RU2405158C2 (en) * 2003-08-25 2010-11-27 Мтм Лабораториес Аг Method for neoplastic disease detection on the basis of solubilised physiological sample
RU2409817C2 (en) * 2005-08-16 2011-01-20 Дженентек, Инк. Analyses and methods of biomarker application
RU2450273C2 (en) * 2006-06-20 2012-05-10 Дженентек, Инк. Apoptosis detection techniques and reagents

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2315312C2 (en) * 2002-08-01 2008-01-20 Мтм Лабораториес Аг Diagnosis method for using a solution
RU2405158C2 (en) * 2003-08-25 2010-11-27 Мтм Лабораториес Аг Method for neoplastic disease detection on the basis of solubilised physiological sample
RU2409817C2 (en) * 2005-08-16 2011-01-20 Дженентек, Инк. Analyses and methods of biomarker application
RU2450273C2 (en) * 2006-06-20 2012-05-10 Дженентек, Инк. Apoptosis detection techniques and reagents

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
HE N.XU et al. Quantitative mitochondrial redox imaging of breast cancer metastatic potential // Journal of Biomedical Optics, 2010, Vol.15(3), 136010. *
IRENE GEORGAKOUDI et al. NAD(P)H and collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of epithelial precancerous changes // Cancer Research, 2002, 62, 682-687. *
IRENE GEORGAKOUDI et al. NAD(P)H and collagen as in vivo quantitative fluorescent biomarkers of epithelial precancerous changes // Cancer Research, 2002, 62, 682-687. HE N.XU et al. Quantitative mitochondrial redox imaging of breast cancer metastatic potential // Journal of Biomedical Optics, 2010, Vol.15(3), 136010. *
ШВАРЦБУРГ П.М. Окислительный стресс во взаимодействии опухоли и организма: Диссертация в виде научного доклада на соискание ученой степени доктора биологических наук. - Пущино, 1997, с.44. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2786007C1 (en) * 2022-02-25 2022-12-15 Федеральное Государственное Автономное учреждение "Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии имени академика Н.Н. Бурденко" Министерства Здравоохранения Российской Федерации Method for assessing cell malignancy in glioma cultures

Also Published As

Publication number Publication date
RU2012129708A (en) 2014-01-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Zhao et al. A red emitting mitochondria-targeted AIE probe as an indicator for membrane potential and mouse sperm activity
JP5107943B2 (en) Methods and compositions for identifying cellular phenotypes
Nanni et al. Endothelial NOS, estrogen receptor β, and HIFs cooperate in the activation of a prognostic transcriptional pattern in aggressive human prostate cancer
Shimada et al. ROS generation via NOX4 and its utility in the cytological diagnosis of urothelial carcinoma of the urinary bladder
EP2698634B1 (en) Biomarker for breast cancer
Malinouski et al. High-resolution imaging of selenium in kidneys: a localized selenium pool associated with glutathione peroxidase 3
BR112018009071B1 (en) IN VITRO METHOD TO PREPARE A REPRESENTATIVE SAMPLE FOR ANALYSIS
Lin et al. Increased expression of annexin A1 predicts poor prognosis in human hepatocellular carcinoma and enhances cell malignant phenotype
Chen et al. Comparison of quantum dots immunofluorescence histochemistry and conventional immunohistochemistry for the detection of caveolin-1 and PCNA in the lung cancer tissue microarray
Sukumaran et al. Iron overload exacerbates age-associated cardiac hypertrophy in a mouse model of hemochromatosis
Xu et al. Quantum dot-based, quantitative, and multiplexed assay for tissue staining
Chen et al. Sestrin2 expression is a favorable prognostic factor in patients with non-small cell lung cancer
Zhong et al. Examining Nek2 as a better proliferation marker in non-small cell lung cancer prognosis
Cao et al. Clinical and biological significance of never in mitosis gene A-related kinase 6 (NEK6) expression in hepatic cell cancer
Djirackor et al. Nestin expression in primary and metastatic uveal melanoma–possible biomarker for high‐risk uveal melanoma
Yu et al. Low expression of MAP1LC3B, associated with low Beclin-1, predicts lymph node metastasis and poor prognosis of gastric cancer
Descazeaud et al. Characterization of ZAG protein expression in prostate cancer using a semi‐automated microscope system
Joshi et al. Oncoproteomics
Shi et al. Prognostic prediction and diagnostic role of intercellular adhesion molecule-1 (ICAM1) expression in clear cell renal cell carcinoma
Chebouti et al. Analysis of disseminated tumor cells before and after platinum based chemotherapy in primary ovarian cancer. Do stem cell like cells predict prognosis?
Silva et al. Role of Ca, Fe, Cu and Zn in breast cancer: study by X‐ray fluorescence techniques and immunohistochemical analysis
Li et al. Increased expression of stomatin-like protein 2 (STOML2) predicts decreased survival in gastric adenocarcinoma: a retrospective study
RU2508542C1 (en) Rapid method for determining risk of cell malignancy
Liu et al. SPZ1 is critical for chemoresistance and aggressiveness in drug-resistant breast cancer cells
Zhu et al. The critical role of RasGRP4 in the growth of diffuse large B cell lymphoma

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170717