Karmaşık şekiller ve tasarımlar çizmek için ekrandaki pikseller gibi tek hücre dışı kesecikleri (EV'ler) düzenleyebilirsek ne olur? Bu soru, EV'lerin canlı sistemler, işbirliği ve şans eserindeki rolünü anlamaya yönelik meraktan doğan bir yöntem olan Işıkla Uyarılan Hücre Dışı Kesecik ve Parçacık Adsorpsiyonunun (LEVA) geliştirilmesini ateşledi.
EV Bireyselliğini Anlamak
EV'ler, alıcı hücrelerin davranışını etkileyen mesajları taşıyan nano ölçekli posta paketleri gibi davranan, hücreler tarafından salınan lipit nanopartikülleridir. Elektrikli araçların incelenmesini özellikle zorlaştıran şey, mesaj içeriğine, paket boyutuna ve dağıtım yöntemine göre değişen yüksek çeşitlilikleridir. Geleneksel yöntemler bu özellikleri toplu olarak ölçerek bireysel parçacıkların farklı içeriğini gizler.
Ekibimiz, tek EV'leri antikorlarla cam yüzeylere bağlayarak ve moleküler yüklerini yüksek çözünürlüklü floresan mikroskobu ile tespit ederek bu mesajları deşifre etmeyi amaçladı. Yöntem, tek EV'leri başarılı bir şekilde sıralayıp tespit ederken, moleküler niceleme ile hücre fonksiyonel analizleri arasında köprü kurabilecek bir teknoloji istedik. Göçmen hücrelerin “ekmek kırıntıları” olarak bıraktığı matrise bağlı EV'ler olan migrasomlardan ilham alarak, tek EV çözünürlüğümüzü korurken yüzey kimyası yaklaşımlarını kullanarak sentetik EV izleri oluşturmayı hayal ettik.
İşbirliğine Dayalı Bir Yolculuk
Bu sentetik EV izlerini üretmek için çizim tahtasının etrafında toplandık. Her araştırmacı, EV biyoimalatından fotokimyaya, nötrofil biyolojisinden bakteri mühendisliğine ve hesaplamalı modellemeye kadar uzanan benzersiz uzmanlıklarıyla katkıda bulundu. Daha önce hücre fonksiyonel analizleri ve antikor bazlı EV biyosensörleri için protein mikro desenleri oluşturmak amacıyla UV fotomodellemeyi kullanmıştık ve bu da bizi şu soruyu sormaya yöneltti: EV'ler proteinlerle süslendiğinden, proteinlerin EV yüzeyindeki adsorpsiyon özelliklerinden yararlanarak antikor bazlı bağlanmayı atlatabilir miyiz?
Elbette EV'ler mikro desenli yüzeye birkaç dakika içinde bağlandı.
Başvurular ve Sürprizler
Elektrikli araçları tam olarak hareketsiz hale getiren bir yönteme sahip olarak, güneş altındaki her elektrikli aracı modelleme hedefi belirledik. Farklı büyüklükteki EV'leri, çeşitli taksonomik krallıklardan EV'leri, ticari EV'leri ve eksomerler olarak bilinen yeni keşfedilen veziküler olmayan hücre dışı parçacıkları modelledik. Tüm hücre dışı parçacıklar başarıyla şekillendi. LEVA başvurulara hazırdı.
İlk uygulamamız LEVA'nın EV boyutlarını bağlanma kinetiği yoluyla ayırt edip edemediğini araştırdı. Aslında küçük EV'ler büyük EV'lerden daha hızlı hareket ediyor. Bağlanma için birincil itici güç olarak elektrostatik etkileşimleri varsayan hesaplama modelimiz, deneysel sonuçlarımızı yansıtıyordu. Bu bulgu, EV yüzeyindeki negatif yükün ve mikro desendeki pozitif yükün, adsorpsiyonun ötesinde EV bağlanmasına da katkıda bulunduğunu ortaya çıkardı.
İkili (desenli veya desensiz) çoğu mikro desenleme tekniğinin aksine, foto desenleme UV ışık yoğunluğunu modüle ederek protein gradyanları üretebilir. İkinci uygulamamızda EV'leri dijital olarak titre etme yeteneğini test ettik. Proteinlere benzer şekilde, EV'ler önceden tasarlanmış gradyanlara göre adsorbe edilir. Orijinal sorumuzu yanıtlamak için, piksel yoğunluğunu ayarlamaya benzer şekilde EV yoğunluğunu ayarlayarak tek EV'lerle gri tonlamalı görüntüler oluşturarak bu yeteneğin sınırlarını zorladık. En sevdiğim EV çizimi, tamamen tek EV'lerden oluşan ve buna “EVception” adını verdiğimiz bir EV'di (taslakta Şekil 1d'de gösterilmektedir).
LEVA'nın ayarlanabilirliğini göstermiştik ancak yine de hücre fonksiyonel analizleri yeteneğini göstermemiz gerekiyordu. Floresan EV'ler üretmek için, tesadüfen GFP-pozitif EV'ler üreten yeşil floresan proteini (GFP) eksprese eden bakteriler tasarladık. Bir sonraki soru şuydu: Bu EV'leri hücresel bir tepki oluşturmak için kullanabilir miyiz? Laboratuvarımız, vücudumuzun yabancı istilacılara ve doku hasarına karşı ilk savunma hattı olan nötrofil kaynaşmasını incelemek için bakteri modelleri geliştiriyor. Bakteri modellerimize benzeyen geniş ölçekli bakteriyel EV dizileri üretme yeteneğimiz göz önüne alındığında, bakteriyel EV'lerin etrafında toplanıp dolaşmayacaklarından emin olmadığımız nötrofilleri ekledik. Nötrofiller, tıpkı bizim bakteriyel modellerimizde olduğu gibi, çok fazla tereddüt etmeden EV modellerinin etrafında toplandılar, ancak birkaç dakika içinde karmaşık kaynaşma modelleri üretmenin ek avantajıyla, ki bu bizim bakteri yöntemimiz için zorluydu.
Bu uygulamayı orijinal ilhamına döndürmek için büyük EV izleri oluşturduk ve glioblastoma hücreleri ekledik. Beklendiği gibi hücreler, migrasomlarda gözlemlendiği gibi izleri takip etti.
İleriye Bakış
LEVA'yı geliştirmek, doğru yerde, doğru zamanda, doğru insanlarla gerçekleşen ender anlardan biriydi. Basit bir soru olarak başlayan şey, henüz keşfedilmemiş yeni yollar ve yolların önünü açan, elektrikli araçlar ve bunların sağlıktaki rolleri hakkında yeni bakış açıları sunan bir araca dönüştü. Başkalarının LEVA'yı hücreler, organlar ve organizmalar arasında gönderilen mesajların şifresini çözmek veya moleküler sanat yaratmak için nasıl kullandığını görmek bizi heyecanlandırıyor. Bizim için yolculuk henüz bitmedi ve EV biyolojisinin sırlarını açığa çıkarmak için LEVA'yı kullanmaya devam etmekten heyecan duyuyoruz.
Bir yanıt yazın