Utilizarea acizilor nucleici sferici pentru a urmări și trata bolile; Știri-Medical
Un interviu cu Dr. Chad Mirkin, Universitatea Northwestern, condusă de April Cashin-Garbutt, MA (Cantab)
Ce sunt acizii nucleici sferici (SNA)? În ce constau și în ce se deosebesc de acizii nucleici liniari?
Acizii nucleici sferici sunt structuri realizate luând un șablon de nanoparticule și folosind chimia pentru a aranja fire scurte de ADN sau ARN pe suprafața acelor particule. Nucleul sferic al nanoparticulelor creează un aranjament sferic de ADN sau ARN, similar cu micile bile mici de acizi nucleici.
Chiar dacă secvențele pot fi identice, proprietățile acizilor nucleici sferici sunt foarte diferite de acizii nucleici liniari. De exemplu, SNA-urile leagă ADN-ul sau ARN-ul complementar mult mai strâns decât acizii nucleici liniari.
Acest lucru înseamnă că, în contextul detectării și utilizării SNA-urilor ca sonde de diagnostic, puteți utiliza o concentrație mai mică a unei ținte de acid nucleic, de exemplu, asociată cu o boală dată. Astfel, acestea au devenit baza pentru sonde de sensibilitate ridicată și, de asemenea, de selectivitate foarte ridicată, în instrumentele de diagnostic molecular.
Cum pot fi utilizate SNA pentru detectarea infecțiilor?
Există o tehnologie numită sistemul Verigene care a fost comercializată de Nanosphere, o companie pe care am început-o, care a fost apoi vândută către Luminex. Sistemul Verigene este utilizat pentru a sorta semnăturile asociate cu boala, în special bolile infecțioase și la concentrații foarte scăzute, adică la punctele de timp foarte timpurii, pentru a măsura prezența unei infecții particulare. De exemplu, în sânge.
Acest lucru este important deoarece poate fi folosit apoi, de exemplu, pentru a diagnostica pacienții cu sepsis, unde a putea diagnostica foarte devreme este cu adevărat important, deoarece pentru fiecare oră în care un pacient rămâne nediagnosticat și netratat, șansele de mortalitate cresc substanțial.
O astfel de tehnologie schimbă modul în care se efectuează diagnosticul molecular. Este un instrument de diagnostic medical foarte simplu și rapid, care permite detectarea infecțiilor bacteriene înainte de testele convenționale. Nu este necesar să parcurgeți procesul de cultivare a probei, care durează mult și, prin urmare, crește riscul pacientului.
Deci, în cele din urmă, aveți un instrument care este mai bun pentru pacient, deoarece obțineți un diagnostic precis mai devreme și mai bun pentru medic, deoarece medicul nu prescrie inutil o mulțime de antibiotice inutile, pierde bani și contribuie la rezistența la antibiotice. În schimb, instrumentul poate fi folosit pentru a afla cine are o infecție bacteriană și cine nu; se poate lua apoi tratamentul adecvat cu măsuri eficiente.
Ce implică sinteza SNA?
În cazul dezvoltării unei etichete biologice, se folosește o nanoparticulă de aur pentru șablon, iar SNA este realizat prin aducerea șablonului în contact cu șuvițe scurte de ADN care pot fi ancorate chimic de acesta. În cazul aurului, grupurile de ancorare sunt tiolii.
Am dezvoltat un proces care vă permite să încărcați ADN-ul sau ARN-ul pe suprafața unei particule în măsuri foarte mari. Motivul pentru care este important este că forțează orientarea și conferă arhitecturii atât forma sferică, cât și proprietățile pe care le-am menționat.
Puteți, vă rog, să vă prezentați viitoarea discuție de la Pittcon 2017 despre „Instrumentele de diagnostic in vitro și in vivo activate cu nano pentru urmărirea și tratarea bolilor”? Pe ce bioanalize te vei concentra?
La Pittcon mă voi concentra pe două tipuri diferite de bioanalize:
- Unele bazate pe sistemul Verigene
- O nouă tehnologie care permite măsurarea țintelor de acid nucleic intra-celular - ARNm
Ambele tehnologii se bazează pe SNA-uri, care sunt structuri care pot pătrunde într-o celulă vie, se leagă de o anumită țintă, în acest caz o țintă ARNm și pot provoca sau elibera o entitate de semnalizare fluoroforă care luminează celula.
Acest lucru vă permite apoi să măsurați pentru prima dată conținutul genetic al celulelor vii. Pe lângă măsurarea conținutului genetic, celulele pot fi diferențiate pe baza nivelurilor de expresie a ARNm. Poziția ARN-ului în celulă poate fi, de asemenea, măsurată, ceea ce este deosebit de interesant, deoarece nimeni nu a reușit să facă asta în celulele vii până acum.
Pittcon 2021: 6-10 martie
Centrul de convenții Ernest N. Morial
New Orleans, LA SUA
Acest lucru este deosebit de interesant, deoarece atunci când este asociat cu o tehnologie precum citometria de flux, puteți să sortați celulele pe baza diferențelor genetice. Millipore este o companie care a comercializat această tehnologie și a produs multe variații ale acestor tipuri de arhitecți, astfel încât cercetătorii pot începe să caute, de exemplu, populații rare de celule și să aleagă celule tumorale circulante, în prezența celulelor sănătoase.
Acesta devine un mod de a studia celulele și numărul acestora. De asemenea, vă permite să le izolați, astfel încât să le puteți studia după fapt. Puteți să le îndepărtați de populațiile celulare majoritare, să le cultivați și să le folosiți pentru a înțelege originile diferențelor genetice. De exemplu, analizând modul în care celulele unui pacient cu cancer răspund la diferite tipuri de terapii.
Acesta este un pas major către medicina personalizată și creșterea capacităților noastre în ceea ce privește sondarea sistemelor celulare. Este, de asemenea, potențial util pentru depistarea de droguri cu randament ridicat, unde puteți analiza modul în care diferite tipuri de molecule de medicamente activează sau suprimă diferite tipuri de gene. Puteți obține o citire vizuală în acest caz, pe baza utilizării acestei tehnologii, denumită tehnologie nano-flare. Millipore a comercializat o formă de nanoflaruri la care se referă ca flare inteligente.
Care va fi centrul celei de-a doua discuții la Pittcon 2017, „Acizii nucleici sferici ca agenți puternici de imunomodulare pentru terapia împotriva cancerului”?
Structurile SNA reprezintă, de asemenea, baza pentru o nouă clasă de terapii cu acid nucleic. Există trei artere centrale ale dezvoltării medicamentelor:
Beneficiile sunt bine cunoscute, aspirina fiind un exemplu excelent.
Șapte dintre primele zece medicamente se bazează pe produse biologice; Aceștia sunt anticorpi, arhitecți pe bază de proteine. Au o mulțime de avantaje și capacități care depășesc ceea ce oferă moleculele mici.
- Medicamente cu acid nucleic
Aici fragmente scurte de ADN sau ARN sunt utilizate pentru a trata boala și a o ataca la rădăcinile sale genetice.
Medicamentele antisens se bazează pe ADN și sunt utilizate pentru a absorbi ARNm în celule și a opri traducerea acelui ARN și producția de proteine pe care le asociem cu boala. Ideea din spatele antisensului este că puteți regla celulele unei persoane și puteți transforma o celulă nesănătoasă într-o celulă sănătoasă dărâmând producția unui anumit tip de proteină.