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Aritcle類型:研究文章

引用:Karbowski LM, Murugan NJ, Dotta BT, Persinger MA(2015)隻有1%的黑色素瘤比例在非惡性細胞中加劇光子發射:對腫瘤生長和轉移的影響。國際癌症Res Mol Mech 1(2): doi http://dx.doi.org/10.16966/2381-3318.108

版權:©2015 Karbowski LM，等。這是一篇開放獲取的文章，根據創作共用署名許可協議(Creative Commons Attribution License)發布，該協議允許在任何媒體上不受限製地使用、分發和複製，前提是注明原作者和來源。

出版的曆史:

收到日期:2015年7月01

接受日期:2015年8月01

發表日期:2015年8月04

摘要

目的:辨別是否有特定比例的正常和惡性細胞的混合物增加了細胞培養的光子發射。

方法:將不同比例的B16-B6小鼠黑色素瘤細胞與HEX細胞混合，任其增殖。用數字光電倍增裝置測量不同混合細胞的光子發射，然後分析光譜功率密度(SPD)。

結果:惡性細胞和非惡性細胞的混合物，當其中一種成分的含量超過10%時，其光子發射通量密度明顯小於純樣品中任何一種細胞的光子發射密度。99%的非惡性細胞中隻有1%的惡性細胞產生了最強的光子發射。功率通量密度變化的譜密度分布表明功率升高約22 Hz，甚至比僅惡性細胞的這一特征還要大。

結論:在正常聚集的惡性細胞中，隻有1%代表了癌症發展的早期階段，導致光子發射和光譜功率譜顯著增加，這通常反映了惡性細胞總數。這種光子通量密度和光譜功率剖麵的組合可能是一種潛在有用的(納米技術)工具，用於檢測與腫瘤相關的細胞活動的微小變化。

關鍵字

細胞增殖;光子排放;混合細胞群;惡性增殖;黑色素瘤;十六進製

簡介

所有生物體都發射光子[1,2]。幾位作者[1,3,4]已經表明，從細胞和細菌等基本生物單元發出的超弱光子可能傳遞這些單元之間的基本“信息”或“通信”模式。光子發射振幅波動中的時間模式可以作為“密碼”或“鑰匙”，涉及很少的能量，決定了通過包含自身能量的通路進行的大量分子成分的激活。從這個角度來看，細胞之間的超弱光子模式會啟動細胞內過程，但一旦它們被激活，很可能不會影響細胞內過程，除非光模式與更高能的源(如模式同步磁場[5])相相幹。

Dotta等人[6]表明，分子路徑本身與紫外、可見光到近紅外範圍之間的主導頻率密切相關。他們發現，在黑色素瘤細胞從孵育中移除後的~ 20小時內，發射光子的峰值波長從紅外變為紫外線，這反映了信號分子從最初激活(近紅外)到生長和蛋白質結構因子(近紫外)的轉變。通過Cosic分子共振識別方程[7,8]預測相應分子通路發出的特定波長。光子在PMT孔徑上發射的窄透明度約為10 nm的濾波器被用於驗證Cosic的模型。在預測波長內的光子發射要麼被阻斷，要麼被添加抑製或促進特定途徑的藥理學化合物所增強。

盡管最近有關於細胞係[9]固有汙染的擔憂，但大多數細胞培養實驗都集中在單株細胞係上。在生物體及其器官中，近端同時存在多種細胞類型。惡性細胞侵入人群，開始於一個或幾個細胞。在這裏，我們提出了實驗結果，當惡性細胞和非惡性細胞係以不同比例混合時，當惡性細胞僅占其他細胞係的1%時，光子發射顯著升高，但當比例更高時，則不會出現這種情況。

方法

小鼠黑色素瘤細胞(B16-B6)和HEX細胞根據我們通常的程序[10]從融合群體中分離。將它們按以下比例組合成體積為10ml的離心管中:100% B16;十六進製100%;90% b16, 10% hex;50% b16, 50% hex;95% b16, 5% hex;90% b16, 10% hex;90%六邊形，10% b16;95%六邊形，5% b16;99%十六進製，1% b16。 There were 6 replications per group for a total of 48 preparations (and measurements).

用5cc的額外培養基重新懸浮細胞;取2.5 mL置於直徑為55毫米的薄板上，保持24小時，達到90%的彙合。然後將該板放置在數字光電倍增單元(PMT)的孔徑上。PMT是SENS-TECH, Ltd的DM0089C型號(370至680 nm波段)，暗計數小於40光子/秒。在100 s(5000個樣品)中，每20 ms的光子計數數得到。所有PMT的測量都是在超暗和標準溫度(37°C)的培養箱中完成的。我們采用的采樣和測量程序與測量從有腫瘤和沒有腫瘤的整隻小鼠或均勻惡性或非惡性細胞係[11]的光子發射相同。

頻譜功率密度(SPD)通過SPSS-16 PC軟件使用前麵描述的方法[12]獲得。由於軟件的限製，采樣率為50赫茲(20 ms bins)，采樣時間為100秒。奈奎斯特極限是25hz，也就是說，這個采樣過程允許識別振幅變化頻率>0 Hz到25hz。

結果

圖1顯示了不同細胞培養混合物中每20毫秒光子數量的平均值和標準差。這些值基於每個條件的6次複製。B表示B16單元格，H表示HEX單元格。這個數字指的是每種細胞的比例或百分比。當惡性細胞與非惡性細胞比例相等或90%正常細胞中含有10%惡性細胞或90%惡性細胞中含有10%正常細胞時，光子發射最低。這些光子發射明顯低於僅B16或HEX細胞均質(100%)時的值。當非惡性(99%)係隻包含1%的惡性細胞時，最強的光子發射發生。

譜分析結果如圖2所示。臨界譜功率密度(SPD)是22赫茲的振幅波段。這個峰值可以區分不同株的人和動物惡性細胞係和非惡性細胞。在細胞比例最高的混合群體中，它顯著升高。盡管與100% HEX細胞相比，100% B16細胞的22 Hz帶SPD升高是預期的，但在B16細胞占種群1%到10%的混合物中，功率密度增加了一倍多。當兩種細胞係的比例相等或當種群中10%由HEX細胞(90%為黑色素瘤細胞)組成時，密度值與正常細胞的同質種群沒有顯著差異。

討論

據我們所知，這是第一個實驗證明，不同比例的混合細胞，更典型的組織，產生不同的光子發射輻射通量密度。等比例的兩種細胞係，一種是惡性的，一種不是惡性的，或者混合，當比例為10%:90%時，從含有其中任何一種細胞100%的培養皿中發出約三分之一的光子功率密度。這表明，一旦一個細胞係的比例是10%或更多的聚集光子發射明顯減少。在其他涉及微管製劑[13]相鄰板的實驗中，光子發射的減少強烈表明兩種微管製劑之間的光子交換增強了。如果這個過程發生在這裏，那麼一旦另一個細胞的比例超過10%，發射到一般環境中的光子數量就會減少，更多的光子發射將留在細胞間。這與Fels[3]和Trushin[4]提出的光子的單元內“通信”作用是一致的。然而，它也可能表明產生細胞間光子發射過程的非特異性減少。

圖1:每20 ms的光子數作為細胞係混合比例的函數B是B16(惡性)細胞，H是HEX(非惡性)細胞。B100和H100是指每一種細胞的同質群體。垂直線表示標準差。

圖2:光子發射的光譜功率密度的相對單位(垂直軸)，作為惡性細胞和非惡性細胞的各種組合的函數，在22 Hz波段增強的振幅。垂直線表示標準差。

到目前為止，從“轉移”過程的角度來看，最新穎和潛在重要的結果是當隻有1%的非惡性細胞包含惡性細胞時，光子發射顯著升高。這種增強的光子密度大約是同類種群的兩倍，對於不同比例的細胞，其功率是6倍。1%汙染的功能功率通量密度將相當於(假設每個光子5·10-19 J和每秒50 20 ms增量)7.5·10-17 W。由於孔徑約為2 cm2，功率密度約為0.4·10-12 W·m-2。如果考慮光子的球形輻射，實際功率密度將在2.5·10-12 W·m-2左右。這是在惡性細胞係發出的功率密度範圍內，這些細胞係在37°C孵育後被“破壞”，並在室溫下保持[11]。另一方麵，典型的本底輻射接近2.5·10-13 W·m-2，處於海平麵本底宇宙輻射範圍內。

從1%的“汙染”中增加的光子發射也在注射治療劑量嗎啡[14]後黑素瘤細胞記錄的光子發射峰值的範圍內。嗎啡化合物與轉移[15]有關。對我們的結果的一種解釋是，惡性細胞對正常細胞環境的最初入侵與光子發射的顯著增加有關，這可以作為刺激其他細胞作出反應，就像“警報”。或者，光子發射可能反映信息，將有助於其他惡性細胞遷移到該位置，或有助於實質細胞轉化為惡性形式。惡性細胞的去分化可能比想象的更為頻繁。如果光子參與了“信息”的中介，人們就會期望“通信”的子集或類別能夠促進一係列功能，包括(比喻地)“報警”、“合作”甚至“服從”細胞環境。

從診斷的角度來看，光譜功率密度揭示了問題。雖然光子的數量被認為是識別腫瘤存在的基本測量，但我們在這裏和其他情況下的分析[12]表明，極低頻範圍內的光譜功率密度具有更大的鑒別潛力。在本研究中，我們在光子測量中經常注意到的癌症細胞係的經典功率波動頻率(22 Hz)在含有1%、5%和10%黑素瘤細胞的正常細胞中翻倍。當該值達到50%-50%時，沒有觀察到這種“異常”模式。22赫茲的增強源必須是隔離的。例如，正如審稿人所建議的，將S-100蛋白Ab的免疫細胞化學染色結果進行比較，將1% B16細胞與99% HEX細胞混合，以及傳代後24小時時50%-50%的組合，可以發現B16細胞的相對鍍膜。因此，可以確定B16細胞的存活(電鍍)與22 Hz峰值SPD振幅之間的關係。然而，即使沒有這樣的區分，結果也支持了我們的建議，即當腫瘤非常大且難以治療時，這些光子譜可以在更傳統的想象和識別方法尚未明顯發現腫瘤生長或惡性之前，利用光子譜來識別腫瘤的生長或惡性。

概覽

不同比例的細胞係混合物，在本例中是惡性細胞和非惡性細胞類型，發出統計上顯著不同數量的光子。隻有1%的正常細胞係被惡性細胞“汙染”，從細胞集合中產生的光子發射顯著增加。光譜功率密度(SPD)剖麵與均勻惡性細胞(100%)聚集物相似，但較強。光子(輻照)通量密度和spd結合起來可用於辨別健康器官中惡性腫瘤浸潤或發展的第一階段。

的利益衝突

NJM, LMK, BTD和MAP沒有潛在的利益衝突需要報告。

確認

感謝資本技術公司首席執行官WE Bosarge博士對這項研究的支持。

參考文獻

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