Characteristics of mechanical properties of various melanoma cell lines

Czerniak rozwija się z melanocytów (komórek produkujących melaninę), które uległy transformacji. Jest to więc niejednorodna grupa nowotworów, której cechy zależne są od charakterystyki zmienionej tkanki. Przerzuty tego nowotworu zależą od położenia guza pierwotnego. Spodziewamy się więc ognisk przerzutu czerniaka skórnego, najczęściej na skórze, ale również w płucach. Odmienna sytuacja ma miejsce w przypadku czerniaka naczyniówki oka, którego przerzuty znajduje się najczęściej w wątrobie. Tak duża różnorodność skłoniła do zastanowienia się nad różnicami we własnościach mechanicznych komórek czerniaków. Budowa cytoszkieletu sugerowała istnienie różnic w sztywności, a wykorzystując mikroskopię sił atomowych możliwe było bliższe przyjrzenie się temu zagadnieniu. Wartość modułu Younga dla badanych linii melanoma, pozwolił na ocenę istotnych różnic między guzem pierwotnym skóry, a przerzutami do skóry, do płuc oraz przerzutami nowotworu naczyniówki oka do wątroby. Pomimo dużych odchyleń w wartości tego parametru wynikających chociażby ze zróżnicowania komórek w fazie cyklu, zauważyć można, że wartość modułu Younga potwierdza istnienie różnic w sztywności komórek badanych linii czerniaka ludzkiego. Nowotwór ten będący współcześnie jedną z najczęstszych przyczyn zgonów wymaga poszukiwania nowych sposobów leczenia. Od lat rozwija się terapię z zastosowaniem wiązki protonowej. W tej pracy analizowano wpływ protonów na cytoszkielet komórki, od którego zależy zdolność komórek do deformacji. Uzyskane wyniki wskazują, że jest obserwowalna różnica w wartości modułu Younga dla komórek dwóch linii czerniaka napromienianych wiązką protonów (dawki subletalne) względem kontrolnych. Odpowiedź ta nie jest jednak identyczna w każdym przypadku. Przedstawione w pracy wyniki badań własności mechanicznych komórek, jak również wykazana ich zmiana po zastosowaniu terapii protonowej stanowią punkt wyjścia do dalszych badań.

Melanoma is developed from melanocytes (melanin producing cells) that underwent a transformation. It is a heterogeneous population, which characteristics depend on a tissue of origin. Metastasis of this type of cancer closely depends on primary tumour localization. Therefore we expect lesions of skin melanoma on a skin but also in the lungs. A different outcome we observe in uveal melanoma, which metastasis is found generally in a liver. Such large diversity has led us to wonder about differences in mechanical properties of melanoma cells. Cytoskeletal architecture suggests existence of significant differences in stiffness and therefore we decided to use an atomic force microscopy, which allowed us to address this question in more depth. Young’s modulus for examined lines of melanoma allowed us to estimate differences between primary tumour of skin and metastasis to skin and lungs as well as metastasis from uveal cancer into liver. Despite of big deviation in value of that parameter, which can occur, for example due to the differences in cell cycle phase, we observe that a value of Young’s modulus confirms the existence of differences in cell stiffness of examined melanoma cell lines. This type of cancer has a very high mortality rate in a modern society and requires a development of new treatment possibilities. For a few years a therapy that employs a proton beam is being developed. In this thesis we analyzed also what is the effect of protons on cellular cytoskeleton, of which the deformation depends. Obtained results show differences in value of Young’s modulus for irradiated cells from two lines of melanoma in comparison to control cells. This response is not however identical in every case. Differences in mechanical properties of the cells discussed within this thesis as well as their changes due to a use of proton beam therapy are a good starting point for further experiments.