İster sağlıklı ister hastalıklı olsun, insan hücreleri; hücreler üzerindeki reseptörlere bağlanan büyüme faktörü molekülleri tarafından büyük ölçüde belirlenen davranışlar ve işlemler sergilerler. Örneğin, büyüme faktörleri hücrelere; bölünmelerini, hareket etmelerini ve “vücutta ihtiyaç duyulmayan veya anormalleşmiş hücrelerden kurtulmak” için ne zaman ölmeleri (apoptoz) gerektiğini söyler.
Büyüme faktörü seviyeleri çok yüksek veya çok düşük olduğunda ya da hücreler yönlerine düzensiz tepki verdiğinde, kanser de dahil olmak üzere birçok hastalık ortaya çıkabilir.
Urbana-Champaign, Illinois Üniversitesi Biyomühendislik Doçenti Andrew Smith: “Hücrelerin, aşırı duyarlılık seviyelerinde büyüme faktörlerine tepki gösterdiğine inanılıyor. Örneğin, tek bir molekül, hücre davranışında büyük bir değişikliğe neden olacaktır.”
Nature Communications’da yayınlanan makalede Smith; ilk kez, tek bir hücreye giren büyüme faktörü miktarını dijital olarak sayan yeni bir teknoloji platformunun icat edildiğini bildirdi. Bundan önce araştırmacılar, büyüme faktörü molekülleri eklendiğinde alıcı hücrelerin nasıl tepki verdiğine bağlı olarak büyüme faktörü bağlantısını yorumladılar.
Smith: “Büyüme faktörlerinin tek hücrelerde ilk kez doğrudan sebep-sonuç ilişkisini gösterdik. Sonuçların, hücrelerin ilaçlara nasıl tepki verdiğini ve neden hücre popülasyonlarının ilaçlara, özellikle de kanser için gelişmiş tedavilere karşı direnç kazandığını anlamak adına, hücre sinyalleşmesinde yeni bir anlayışa yol açmasını bekliyoruz.”
Smith’in teknoloji platformu her bir büyüme faktörünü tek bir mühendislik (10 nanometre) kızılötesi floresan kuantum noktasıyla etiketler; bu daha sonra üç boyutlu bir mikroskop kullanılarak görüntülenebilir. Çalışmalarında, ada benzeri yüzeylerde önceden şekillendirilmiş, insan üçlü negatif meme kanseri hücrelerine kaç tane epidermal büyüme faktörü (EGF) molekülünün bağlı olduğunu saydılar.
EGF molekülleri tipik olarak hücre bölünmesini işaret eder ve doku büyümesine yol açar. Çok sayıda kanser EGF reseptörlerinde mutasyonlara sahiptir.
Biyomühendislik Doktora Öğrencisi Phuong Le: “Floresan prob olarak kuantum noktaları kullandık çünkü organik boyalar gibi diğer geleneksel floresan problara kıyasla çok daha fazla ışık yayarlar ve kimyasal bileşimlerini değiştirerek dalga boylarını ayarlayabiliriz. Çalışmamızda, yakın kızılötesi dalga boyunda ışık yayan kuantum noktalarının hücrelere bağlanan büyüme faktörlerinin en doğru sayımını sağladığını gösterdik. Ekibimiz ayrıca, hücrelerde EGF sinyalleşmesini engelleyen farmasötik ilaçların yokluğunda ve varlığında kuantum nokta etiketli EGF ile meme kanseri hücrelerini tedavi etti. EGF bağlanma miktarının, ilaç etkinliği ile ters orantılı olduğunu tespit ettik. Bu bulgu, kanser hücrelerinin tümöründe mevcut olan sinyal moleküllerinin (sinyal moleküllerinin sıklıkla yanlış düzenlendiği bir yer) kanser hücrelerinin farmasötik maddelere karşı direncini artırabileceği anlamına gelmesi nedeniyle önemlidir.”
