A Novel Protocol for Cell Nanomechanical Assay combined with Rapid Protein Profiling Via AFM-LSM Pattern Colocalization

Abstract

The cell mechanical assay has emerged as a powerful approach to studying cellular behav- ior and protein dynamics. This work presents the novel protocol that combines cell nanomechanical assay with rapid protein expression profiling, enabling comprehensive insight into cellular responses. The new protocol leverages advanced techniques in atomic force microscopy (AFM) to measure the me- chanical properties of individual cells, while simultaneously utilizing a laser scanning microscopy for the high-throughput quantification of protein expression levels. This dual-assay method allows researchers to elucidate the relationship between cellular mechanical properties and protein dynamics, uncovering critical insights into cellular physiology and pathophysiology. The effectiveness of the protocol was vali- dated through experiments with cancer cells, showcasing its potential in colocalization of wnt3a ligand molecule and actin cytoskeleton with Young’s modulus patterns of the cell. Our findings indicate that this integrated approach not only enhances the accuracy of cellular assessments but also accelerates the understanding of cellular mechanisms at the nanoscale. This protocol holds promise for applications in drug development, diagnostics, and personalized medicine, offering a new lens through which we can explore the intricate interplay between cellular mechanics and protein expression

Атомно-силовая микроскопия стала одним из ключевых методов изучения клеток и белков. В этой работе представлен новый протокол, который сочетает в себе наномеханическое исследование клеток с быстрым профилированием экспрессии белков, что позволяет получить новый источник данных для фундаментальных и прикладных исследований в области клеточной биологии. Новый протокол основан на методах атомно-силовой микроскопии (АСМ) для измерения механических свойств отдельных клеток и лазерной сканирующей микроскопии (ЛСМ) для высокопроизводительного количественного анализа уровня экспрессии белков. Такой подход позволяет оценить взаимосвязь между механическими свойствами клеток и динамикой белков, раскрывая важные аспекты физиологии и патофизиологии клеток. Эффективность протокола была подтверждена экспериментами с раковыми клетками, демонстрируя его потенциал в колокализации молекулы лиганда wnt3a и актина цитоскелета с картинами модуля Юнга клетки. Разработанный подход найдет свое применение в разработке лекарств, диагностике злокачественных опухолей и персонализированной медицине, предлагая новый взгляд на сложное взаимодействие между механикой клеток и локальной экспрессией белков