伊利諾伊州的研究人員首先計(jì)算單細(xì)胞中的生長(zhǎng)因子
無(wú)論是健康的還是患病的,人類(lèi)細(xì)胞都表現(xiàn)出主要由生長(zhǎng)因子分子決定的行為和過(guò)程,所述生長(zhǎng)因子分子與細(xì)胞上的受體結(jié)合。例如,生長(zhǎng)因子告訴細(xì)胞分裂,移動(dòng),何時(shí)死亡 - 一個(gè)稱(chēng)為細(xì)胞凋亡的過(guò)程。
當(dāng)生長(zhǎng)因子水平過(guò)高或過(guò)低,或細(xì)胞對(duì)其方向不規(guī)律地反應(yīng)時(shí),可能導(dǎo)致許多疾病,包括癌癥。伊利諾伊大學(xué)厄巴納 - 香檳分校生物工程副教授安德魯史密斯說(shuō):“人們認(rèn)為細(xì)胞在極端敏感度下對(duì)生長(zhǎng)因子有反應(yīng)。” “例如,單個(gè)分子將導(dǎo)致細(xì)胞行為發(fā)生重大變化。”
在最近發(fā)表在Nature Communications上的一篇論文中,史密斯報(bào)告了一項(xiàng)新技術(shù)平臺(tái)的發(fā)明,該技術(shù)平臺(tái)首次數(shù)字計(jì)算進(jìn)入單個(gè)細(xì)胞的生長(zhǎng)因子的數(shù)量。在此之前,研究人員根據(jù)引入生長(zhǎng)因子分子時(shí)接收細(xì)胞如何反應(yīng)推斷生長(zhǎng)因子結(jié)合。
“我們展示了單個(gè)細(xì)胞中生長(zhǎng)因子的第一個(gè)直接因果關(guān)系,”他說(shuō)。“我們預(yù)計(jì)這些結(jié)果將導(dǎo)致對(duì)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)的新認(rèn)識(shí),細(xì)胞如何對(duì)藥物產(chǎn)生反應(yīng),以及為什么細(xì)胞群體會(huì)對(duì)藥物產(chǎn)生抗藥性,尤其是改善癌癥治療方法。”
Smith的技術(shù)平臺(tái)使用單個(gè)工程(10納米)紅外熒光量子點(diǎn)標(biāo)記每個(gè)生長(zhǎng)因子,然后可以使用三維顯微鏡觀察。在他們的研究中,他們計(jì)算了多少表皮生長(zhǎng)因子(EGF)分子與人類(lèi)三陰性乳腺癌細(xì)胞結(jié)合,這些細(xì)胞在島狀表面上預(yù)先形成圖案。
EGF分子通常表示細(xì)胞分裂并導(dǎo)致組織生長(zhǎng)。許多癌癥的EGF受體都有突變。
“我們使用量子點(diǎn)作為熒光探針,因?yàn)榕c其他常規(guī)熒光探針(如有機(jī)染料)相比,它們發(fā)出的光更多,我們可以通過(guò)改變其化學(xué)成分來(lái)調(diào)整其波長(zhǎng),”生物工程博士生Phuong Le說(shuō),第一作者這篇論文。“在我們的研究中,我們證明了發(fā)射近紅外波長(zhǎng)光的量子點(diǎn)可以最準(zhǔn)確地計(jì)算與細(xì)胞結(jié)合的生長(zhǎng)因子。”
根據(jù)Le的說(shuō)法,研究小組還在沒(méi)有和存在抑制細(xì)胞EGF信號(hào)傳導(dǎo)的藥物的情況下,用量子點(diǎn)標(biāo)記的EGF治療乳腺癌細(xì)胞。“我們發(fā)現(xiàn)EGF結(jié)合的量與藥物療效成反比,”Le說(shuō)。“這一發(fā)現(xiàn)是顯著,因?yàn)樗馕吨拘帕钤诎┘?xì)胞中腫瘤,其中一個(gè)信號(hào)分子常常錯(cuò)誤調(diào)控-可以提高的地方分子癌癥 細(xì)胞對(duì)藥劑抗性'”。
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