伊利諾伊州的研究人員首先計算單細(xì)胞中的生長因子
無論是健康的還是患病的,人類細(xì)胞都表現(xiàn)出主要由生長因子分子決定的行為和過程,所述生長因子分子與細(xì)胞上的受體結(jié)合。例如,生長因子告訴細(xì)胞分裂,移動,何時死亡 - 一個稱為細(xì)胞凋亡的過程。
當(dāng)生長因子水平過高或過低,或細(xì)胞對其方向不規(guī)律地反應(yīng)時,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:“人們認(rèn)為細(xì)胞在極端敏感度下對生長因子有反應(yīng)。” “例如,單個分子將導(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,史密斯報告了一項新技術(shù)平臺的發(fā)明,該技術(shù)平臺首次數(shù)字計算進(jìn)入單個細(xì)胞的生長因子的數(shù)量。在此之前,研究人員根據(jù)引入生長因子分子時接收細(xì)胞如何反應(yīng)推斷生長因子結(jié)合。
“我們展示了單個細(xì)胞中生長因子的第一個直接因果關(guān)系,”他說。“我們預(yù)計這些結(jié)果將導(dǎo)致對細(xì)胞信號傳導(dǎo)的新認(rèn)識,細(xì)胞如何對藥物產(chǎn)生反應(yīng),以及為什么細(xì)胞群體會對藥物產(chǎn)生抗藥性,尤其是改善癌癥治療方法。”
Smith的技術(shù)平臺使用單個工程(10納米)紅外熒光量子點標(biāo)記每個生長因子,然后可以使用三維顯微鏡觀察。在他們的研究中,他們計算了多少表皮生長因子(EGF)分子與人類三陰性乳腺癌細(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。許多癌癥的EGF受體都有突變。
“我們使用量子點作為熒光探針,因為與其他常規(guī)熒光探針(如有機染料)相比,它們發(fā)出的光更多,我們可以通過改變其化學(xué)成分來調(diào)整其波長,”生物工程博士生Phuong Le說,第一作者這篇論文。“在我們的研究中,我們證明了發(fā)射近紅外波長光的量子點可以最準(zhǔn)確地計算與細(xì)胞結(jié)合的生長因子。”
根據(jù)Le的說法,研究小組還在沒有和存在抑制細(xì)胞EGF信號傳導(dǎo)的藥物的情況下,用量子點標(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。“這一發(fā)現(xiàn)是顯著,因為它意味著本信令在癌細(xì)胞中腫瘤,其中一個信號分子常常錯誤調(diào)控-可以提高的地方分子癌癥 細(xì)胞對藥劑抗性'”。
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