MIT ve Harvard'ın Broad Enstitüsü'nden bir araştırma ekibi, geliştirdikleri güçlü tek molekül görüntüleme yöntemiyle, bazı kanserle ilişkili proteinlerin canlı hücrelerde nasıl etkileşimde bulunduğuna dair dinamik bir bakış açısı sundu.
Teknik, bireysel molekülleri uzun süre boyunca parlak bir şekilde aydınlatan son derece stabil nanopartikül probuna dayanıyor. Araştırmacılar, hücre zarında hareket eden, diğer reseptörlere bağlanan ve ardından onları bırakıp hücre içindeki sinyali değiştiren bireysel reseptörleri ilk kez gözlemlemek için yöntemlerini kullandılar.
Dergide Cell olarak tanımlanan bu çalışma, yöntemin diğer reseptörler ve molekülleri araştırma potansiyelini, ayrıca terapötiklerin canlı hücreler üzerindeki etkilerini daha iyi anlamak için geliştirilmiş ilaç taraması için kullanılabileceğini göstermektedir.
“Fotostabil problarımızla, bu moleküllerin doğal ortamlarındaki tüm yaşam döngüsünü haritalayabilir ve daha önce gözlemlenemeyen şeyleri görebiliriz,” diyor çalışma lideri Sam Peng, MIT'de kimya yardımcı doçenti ve Broad Enstitüsü ana enstitü üyesi.
Moleküler filmler
Peng'in yöntemi, tek molekül izleme için kullanılan mevcut kontrast ajanlarıyla, örneğin boyalarla ilgili bir sorunu çözüyor. Bu boyaları heyecanlandırmak için kullanılan lazer ışığı altında, fotobleaching olarak bilinen bir fenomen nedeniyle birkaç saniye içinde yanıp sönüyorlar, bu da bilim insanlarının yalnızca hücre reseptörlerinin birkaç anlık görüntüsünü almasına ve sinyal sürecinin tamamı boyunca onları takip edememesine neden oluyor.
Daha uzun ve zengin bir görünüm için, Peng'in laboratuvarı uzun ömürlü prob geliştirdi; bu prob, lazer uyarımı altında stabil kalan sinyaller yayar. Nanopartiküller, dakikalar, saatler ve potansiyel olarak yıllar boyunca luminesans yaymaya devam eden nadir toprak iyonları içerir. Ayrıca, iyonların türünü ve dozlarını değiştirerek, bilim insanları tek bir deneyde birçok hedefi takip etmeyi sağlayan farklı renklerde yayıcı prob mühendisliği yapabilirler.
Mevcut çalışmada, araştırmacılar, birkaç kanser türü ile bağlantılı olan EGFR hücre reseptörleri ailesine odaklanarak yeni biyolojiyi ortaya çıkarmayı amaçladılar. Broad'un Kanser Programı'ndan EGFR uzmanları Matthew Meyerson ve Heidi Greulich ile işbirliği yaptılar. EGFR reseptörlerinin hücre içindeki sinyali başlatmak için eşleşmesi veya “dimerleşmesi” gerektiğini biliyorlardı, ancak bu eşleşmelerin dinamikleri hakkında daha fazla bilgi edinmek istediler - reseptörlerin neyle eşleştiği, ne kadar süre birlikte kaldıkları ve yeni partnerler bulma şekilleri.
Reseptörleri daha iyi ve sürdürülebilir bir şekilde incelemek için, araştırma ekibi EGFR ve kanserle bağlantılı HER2 ve HER3 reseptörlerini etiketlemek için upconverting nanopartiküllerini özelleştirdi ve bu molekülleri canlı insan hücrelerinde izlemek için kullandılar.
Protein eşleşmelerine yeni bir bakış
Bu çalışmada, Peng ve ekibi, uyarıcı bir molekülle aktive edildiğinde, EGFR reseptörlerinin birkaç dakika boyunca eşleşip dimerleşebileceğini gözlemlediler; bu, geleneksel boyalar kullanılarak gözlemlenemeyen bir durumdur. Aşırı ve uzun süreli dimerleşme, hücre büyümesinin aşırı olmasına ve kanser gelişimine yol açabilir.
Bir mikroskop video, EGFR reseptörlerine (pembe ve yeşil etiketli) bağlı upconverting nanopartiküllerin, dimerleşirken bireysel reseptörleri takip ettiğini gösteriyor. Görüntü, araştırmacılara aittir.
EGFR molekülleri kanserle ilişkili mutasyonlar taşıdığında, dimerler daha stabil hale geldi; daha stabil mutasyonlar, insanlarda daha güçlü kanserlerle ilişkilendirildi. Ayrıca, mutasyona uğramış reseptörler, dimerleşmeleri için dış
