$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Rak prostaty jest główną formą nowotworów złośliwych wśród mężczyzn w USA. Podczas gdy operacja wiąże się ze znacznym ryzykiem impotencji i nietrzymania moczu, tradycyjne podejścia chemioterapeutyczne są w dużej mierze nieskuteczne. Terapia hormonalna jest skuteczna we wczesnym stadium, ale często zawodzi wraz z ostatecznym rozwojem nowotworów opornych na hormony. Byliśmy zainteresowani opracowaniem terapii ukierunkowanych na specyficzny niedobór metaboliczny komórek nowotworowych. Niedawno wykazaliśmy, że komórkom nowotworowym prostaty brakuje enzymu (syntazy argininobursztynianu lub ASS) zaangażowanego w syntezę aminokwasu argininy1. Ten stan powoduje, że komórki nowotworowe stają się zależne od egzogennej argininy i przechodzą stres metaboliczny, gdy wolna arginina jest zubożona przez deiminazę argininy (ADI)1,10. Rzeczywiście, wykazaliśmy, że ludzkie komórki raka prostaty CWR22Rv1 są skutecznie zabijane przez ADI z apoptozą niezależną od kaspazy i agresywną autofagią (lub makroautofagią)1,2,3. Autofagia to ewolucyjnie konserwatywny proces, który pozwala komórkom metabolizować niechciane białka przez rozkład lizosomalny podczas głodu żywieniowego4,5. Chociaż zasadnicze składniki tego szlaku są dobrze scharakteryzowane6,7,8,9, wiele aspektów mechanizmu molekularnego jest nadal niejasnych - w szczególności, jaka jest rola autofagii w odpowiedzi na śmierć komórek raka prostaty po leczeniu ADI? Aby odpowiedzieć na to pytanie, potrzebowaliśmy eksperymentalnej metody pomiaru poziomu i zakresu odpowiedzi autofagicznej w komórkach - a ponieważ nie ma znanych markerów molekularnych, które mogłyby dokładnie śledzić ten proces, zdecydowaliśmy się opracować podejście oparte na obrazowaniu, wykorzystując ilościową mikroskopię fluorescencyjną 3D11,12.
Używając komórek CWR22Rv1 specjalnie znakowanych sondami fluorescencyjnymi dla autofagosomów i lizosomów, pokazujemy, że stosy obrazów 3D uzyskane za pomocą mikroskopii dekonwolucyjnej o szerokim polu widzenia (a później za pomocą mikroskopii z oświetleniem strukturalnym o superrozdzielczości) mogą wyraźnie uchwycić wczesne etapy indukcji autofagii. Dzięki dostępnym na rynku aplikacjom do cyfrowej analizy obrazu możemy łatwo uzyskać informacje statystyczne o liczbie, rozmiarze, rozmieszczeniu i stopniu kolokalizacji autofagosomów i lizosomów z dowolnej obrazowanej komórki. Informacje te pozwalają nam precyzyjnie śledzić postęp autofagii w żywych komórkach i umożliwiają dalsze badania nad rolą autofagii w chemioterapii nowotworów.