Abstract 3724: Molecular mechanisms of TTField action determined by measurements and modelling of electro-conductive properties of microtubules
Notice bibliographique
Résumé
Abstract Biological effects of AC electric fields at frequencies between 100-300 kHz discovered a decade ago are being applied to cancer cells as a therapeutic modality in the treatment of glioblastoma multiforme (GBM). They are called Tumor Treating Fields (TTFields) as they disrupt cell division. Based on our electro-conductive measurements and modeling, we provide an assessment of possible molecular-level mechanisms. Computer simulations and experimental measurements carried out for microtubules and actin filaments are presented. Charge and dipole values for monomers and dimers as well as polymerized forms of these proteins are summarized. Continuum approximations for cable equations describing actin filaments and microtubules compare favorably to measurements in buffer solutions showing soliton waves and transistor-like amplification of ionic signals, respectively. AC Conductivity and capacitance of tubulin and microtubules have been measured and modeled in the range of frequencies between 1 Hz and 1 MHz. A dramatic change in conductivity occurs when tubulin forms microtubules. In living cells, this signals a conductive phase transition coinciding with mitosis in dividing cells. This process is allowed by TTField penetration into the cleavage furrow in dividing cells and provides the most significant mechanistic explanation of the observed effects. We provide estimates of the forces, energies and power involved in the action of TTFields on microtubules and kinesin motors. These calculations are compared and contrasted with typical values experienced at a cell level and provide strong arguments for real physical effects of TTFields in dividing cells. We also show results of DLS and TEM measurements on microtubules and tubulin oligomers in solution, which allow us to quantify these processes under controlled conditions. In conclusion, the most likely candidates to provide a quantitative explanation of these effects are ionic condensation waves around microtubules as well as dielectrophoretic effects on the dipole moments of microtubules. Citation Format: Aarat P. Kalra, Sahil Patel, Asadullah Bhuiyan, Jordane Preto, Vahid Rezania, John D. Lewis, Karthik Shankar, Jack Tuszynski. Molecular mechanisms of TTField action determined by measurements and modelling of electro-conductive properties of microtubules [abstract]. In: Proceedings of the American Association for Cancer Research Annual Meeting 2019; 2019 Mar 29-Apr 3; Atlanta, GA. Philadelphia (PA): AACR; Cancer Res 2019;79(13 Suppl):Abstract nr 3724.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».