Účinok plazmou aktivovaných kvapalín na ľudské rakovinové a normálne kožné bunky

Účinok plazmou aktivovaných kvapalín na ľudské rakovinové a normálne kožné bunky

Celkové hodnotenie

Vedecká práca
100%
Prevedenie (dizajn)
100%
Diskusná interakcia
100%
PoužívateľVedecká prácaDizajnDiskusná interakcia
Mgr. Richard Cimerman100%100%-
Mgr. Lucia Ilavská100%100%-
Veronika Subjakova100%100%100%
ISBN: 978-80-972360-6-9

Účinok plazmou aktivovaných kvapalín na ľudské rakovinové a normálne kožné bunky

Dominika Sersenová1 , Helena Gbelcová2 , Vanda Repiská , Zdenko Machala ,
1 Oddelenie Fyziky životného prostredia, FMFI UK, Bratislava
2 Ústav lekárskej biológie, genetiky a klinickej genetiky, LF UK, Bratislava
domi.sersenova@gmail.com

Rozvoj technológii generovania plazmy umožnil objaviť jej potenciál využitia v medicíne a možného využitia pri terapii rakoviny. Najnovšie štúdie studenej ukázali, že priama aj nepriama aplikácia plazmy (napr. formou plazmou aktivovaných kvapalín) dokáže pri správne nastavených podmienkach indukovať apoptózu rakovinových buniek. Niektoré práce sa tiež venujú možnej selektivite plazmy voči rakovinovým bunkám [1]. Avšak presné mechanizmy pôsobenia plazmy na bunky a tkanivá musia byť ešte objasnené.

Cieľom našej štúdie bolo preskúmať efekt plazmou aktivovaných kvapalín - plazmou aktivovaného bunkového média (PAM) a fosfátového tlmivého roztoku (pPBS) - na ľudské kožné bunky in vitro. Kvapaliny sme aktivovali prenosným plazmovým perom generujúcim pulzný streamerový korónový výboj v bežnom vzduchu pri atmosférickom tlaku. Sústredili sme sa na vplyv na epitelové melanómové bunky A375 a ľudské kožné fibroblasty. A375 bunky boli inkubované v DMEM médiu doplnenom 10 % fetálnym hovädzím sérom, HDFa bunky v médiu určenom na kultiváciu fibroblastov. Rovnaké média boli použité na aktiváciu plazmou.

Kolorimetrickými metódami sme v PBS stanovili koncentrácie niektorých reaktívnych častíc, ktoré sú zodpovedné za biologický účinok na bunky (H2O2, NO2-, NO3-, O3). Účinok plazmou aktivovaných kvapalín na bunky sme hodnotili po 24 hodinách od pridania plazmou aktivovaných kvapalín ako zmenu bunkovej viability analyzovanej metabolickým MTT testom a pomocou kvalifikácie typu bunkovej smrti prietokovou cytometriou a farbením Muse kitom (Annexin V & Dead Cell Kit).

Pokles viability rakovinových A375 buniek sme zaznamenali po aplikácii PAM aj pPBS. Účinok sme dokázali regulovať dĺžkou času aktivácie a riedením plazmou aktivovaných kvapalín. V predchádzajúcej práci sme potvrdili, že znížená viabilita nie je spôsobená len zastavením bunkového cyklu [2], preto sme pokračovali stanovením typu bunkovej smrti. Apoptózu sme zaznamenali u viac ako 50 % buniek vo vzorke po aplikovaní PAM/pPBS, keď boli inkubované v 50 % alebo 100 % plazmou aktivovanej kvapaline. Nekróza buniek nebola pozorovaná. Viabilita HDFa buniek sa po aplikácii PAM významne nemenila. Avšak po aplikácii pPBS sme selektívny účinok videli v menšej miere len v prípade niektorých kombinácii časov aktivácie a riedenia.

V našej štúdii sme diagnostikovali niektoré významné RONS v plazmou aktivovanom PBS a ukázali schopnosť plazmou aktivovaných kvapalín indukovať apoptózu v rakovinových bunkách. Pri porovnaní s normálnymi bunkami sme v niektorých prípadoch zaznamenali selektívny účinok.

Poďakovanie: 

Táto práca bola podporená Komenského univerzitou grantom UK/337/2020 a Agentúrou na podporu výskumu a vývoja grantom APVV-17-0382.

Zdroje: 

[1] H. Tanaka et al., IEEE Transactions on Plasma Science, 42, 3760-3764 (2014).
[2] D. Sersenová et al., IWPCT, April 1-3, Antwerps, Belgium (2019).

Diskusia

Dobrý deň Dominika,
veľmi zaujímavý a pekne spracovaný príspevok s cennými informáciami o nových smeroch výskumu v oblasti terapie nádorových ochorení. V úvode prezentácie uvádzate aj iné využitie studenej plazmy, citujem: "studená plazma sa v Európe používa na urýchlenie hojenia rán". Inými slovami, studená plazma má na určité tkanivá regeneračné účinky a súčasne má predpokladané deštrukčné účinky na nádorové tkanivo, teda má protichodné účinky, ktoré sú viazané na podmienky, v ktorých pôsobí. Sú v tomto smere známe nejaké mechanizmy? Ak nie, máte vlastný názor na to, čo rozhoduje o smere účinku studenej plazmy?
Pozdravujem a želám všetko dobré,
iwa

Dobrý deň,
ďakujem za otázku. Studená plazma by v prípade krátkej (alebo "slabej") aplikácie nemala pôsobiť škodlivo na zdravé bunky, práve naopak, bolo ukázané, že dokáže bunky stimulovať k proliferácii - to sa využíva práve pri spomínanom hojení rán. Zodpovednými za tento účinok sú reaktívne kyslíkové a dusíkové častice (RONS), ktoré vznikajú pri pôsobení plazmy. Presné biochemické dráhy pôsobenia RONS na bunky nie sú ešte dostatočne objasnené, ale venuje sa im množstvo štúdii, keďže táto téma sa netýka už len RONS generovaných plazmou, ale aj akýmikoľvek inými chemickými a fyzikálnymi cestami, či už umelo alebo aj prirodzene v organizme. V doterajšej práci som sa zameriavala predovšetkým na možnú selektivitu na rakovinové bunky v porovnaní so zdravými bunkami. Najpravdepodobnejším vysvetlením tejto selektivity je schopnosť plazmou generovaného singletového kyslíka v blízkosti bunkovej membrány inaktivovať ochrannú katalázu na povrchu rakovinových buniek a tým spustiť biochemické dráhy vedúce k apoptóze rakovinových buniek. Pri normálnych bunkách tento jav nepozorujeme, na ich membránach sa nachádzajú iné enzýmy a kanály a prebiehajú tam rozličné procesy. Avšak, RONS vo vyšších koncentráciách dokážu poškodiť aj zdravé bunky, preto je dôležité aplikovať plazmu tak, aby generované RONS boli v "správnej" koncentrácii - to znamená, dostatočnej na spustenie apoptózy rakovinových buniek, ale nie v tak vysokej, aby poškodili aj zdravé bunky.

Ďakujem za odpoveď (a rýchlu reakciu :) a prajem veľa úspechov a podnetných výsledkov.
iwa