新技术允许对进入单细胞的生长因子定量计数

2019-03-02 伍松 生物通
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当生长因子水平过高或过低时,细胞对其方向的感知不规则时,会导致许多疾病,包括癌症。“人们认为,细胞对生长因子反应非常敏感,例如,单个分子导致细胞行为的重大变化,” 伊利诺伊大学香香槟分校生物工程副教授 Andrew Smith 说。

最近发表在《Nature Communications》杂志上的一篇论文中,Smith 报道了一种新技术平台,该平台首次以数字方式计算进入单个细胞的生长因子数量。在此之前,研究人员仅根据接收细胞在引入生长因子分子时的反应,反推生长因子结合。

乳腺癌细胞的细胞核被量子点照亮 (蓝色),单个 EGF 生长因子表现为红色斑点。

“我们首次发现了单细胞中细胞生长因子的直接因果关系,” 他说。“我们预测,这些结果将使人们对细胞信号、细胞对药物反应以及细胞群对药物产生耐药性的原因,特别是对癌症治疗的改善有新的认识。”

Smith 的技术平台用单个工程红外荧光量子点(10 纳米)标记每个生长因子,然后用三维显微镜观察。这项研究计算了多少表皮生长因子(EGF)分子与预先排列在岛状表面的人类三阴性乳腺癌细胞结合。

EGF 是细胞分裂的信号,通常可以促进组织生长,许多癌症的 EGF 受体发生突变。“我们用量子点作为荧光探针,它们比传统的荧光探针(例如有机染料)发出更多的光,我们还可以通过改变它们的化学成分来调整它们的波长,” 论文一作、生物工程博士生 Phuong Le 说。“我们的研究证明了以近红外波长发光的量子点能够最精确地计算与细胞结合的生长因子。”

根据 Le 的说法,研究小组还用量子点标记 EGF 观察治疗后的乳腺癌细胞。“我们发现,EGF 结合的量与药物疗效成反比。这一发现意义重大,意味着癌细胞中的错误调控信号分子能够增强癌细胞对药物的抵抗力。”

这款新平台的全称是荧光量子点和校准化去卷积显微镜(3Dquantum dots and calibrated three-dimensional deconvolution microscopy,QDC-3DM )。研究人员预计,QDC-3DM 可用于分析任何肽配体,以揭示外部刺激与表型变异、细胞命运和药物反应之间的单细胞相关性。

原文检索:Counting growth factors in single cells with infrared quantum dots to measure discrete stimulation distributions