Nanosensori a base di DNA possono illuminare il percorso di nuovi test di cancro e farmaci

Maggio 12, 2016 Admin Salute 0 3
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I nuovi nanosensori in grado di rilevare rapidamente una vasta classe di proteine ​​chiamate fattori di trascrizione, che servono come gli interruttori di controllo principale della vita. La ricerca è descritta in un articolo pubblicato nel Journal of American Chemical Society.

"Il destino delle nostre cellule è controllata da migliaia di diverse proteine, chiamate fattori di trascrizione", ha dichiarato Alexis Vallйe-Bйlisle, un ricercatore post-dottorato presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica della University of California, che ha condotto lo studio. "Il ruolo di queste proteine ​​è quello di leggere il genoma e tradurlo in istruzioni per la sintesi delle varie molecole che compongono e controllano il cellulare. I fattori di trascrizione agiscono un po 'come le' impostazioni 'delle nostre cellule, come le impostazioni i nostri telefoni o computer. Quello che i nostri sensori di fare è leggere queste impostazioni. "




Quando gli scienziati prendono le cellule staminali e li trasformano in cellule specializzate, lo fanno modificando i livelli di alcuni fattori di trascrizione, ha spiegato. Questo processo è chiamato riprogrammazione cellulare. "I nostri sensori monitorano le attività di fattore di trascrizione, e potrebbero essere utilizzati per fare in modo che le cellule staminali sono state correttamente riprogrammato", ha detto Vallйe-Bйlisle. "Potrebbero anche essere utilizzati per determinare quali fattori di trascrizione sono attivati ​​o repressi in cellule tumorali di un paziente, consentendo in tal modo ai medici di utilizzare la giusta combinazione di farmaci per ogni paziente."

Andrew Bonham, uno studioso postdottorato presso University of California e co-primo autore dello studio, ha spiegato che molti laboratori hanno inventato modi di leggere i fattori di trascrizione; Tuttavia, l'approccio di questa squadra è molto veloce e conveniente. "Nella maggior parte dei laboratori, i ricercatori trascorrono ore estrarre le proteine ​​dalle cellule prima di analizzarli", ha detto Bonham. "Con i nuovi sensori, dobbiamo solo schiacciare le cellule, mettere i sensori in, e misurare il livello di fluorescenza del campione."

Questo sforzo di ricerca internazionale - organizzata da autori di alto Kevin Plaxco, professore presso il Dipartimento di Chimica e Biochimica, e Francesco Ricci, docente presso l'Università di Roma, Tor Vergata di University of California - iniziata quando Ricci si rese conto che tutte le informazioni necessarie per rilevare la trascrizione attività Factor è già codificati nel genoma umano, e potrebbero essere utilizzati per costruire sensori. "Dopo l'attivazione, queste migliaia di diversi fattori di trascrizione si legano alla propria sequenza di DNA bersaglio specifico", ha detto Ricci. "Usiamo queste sequenze come punto di partenza per costruire le nostre nuove nanosensori."

La svolta fondamentale alla base di questa nuova tecnologia è venuto da studi dei biosensori naturali all'interno delle cellule. "Tutte le creature, dai batteri all'uomo, monitorare i loro ambienti usando 'interruttori biomolecolari" - molecole di forma che cambia a base di RNA o proteine ​​", ha detto Plaxco. "Per esempio, nei nostri seni, ci sono milioni di proteine ​​recettori che rilevano diverse molecole di odore passando da un 'spento' a un 'sullo stato.' La bellezza di questi interruttori è che sono abbastanza piccolo per operare all'interno di una cella, e sufficientemente specifica per lavorare in ambienti molto complessi trovati lì. "

Ispirato l'efficienza di questi nanosensori naturali, il gruppo di ricerca ha collaborato con Norbert Reich, anche un professore del Dipartimento di Chimica e Biochimica della University of California, a costruire nanosensori commutazione sintetici utilizzando DNA, piuttosto che proteine ​​o RNA.

In particolare, il team di re-ingegnerizzato tre naturali sequenze di DNA, ognuno riconosce un fattore di trascrizione diverso, in interruttori molecolari che diventano fluorescenti quando si legano a loro obiettivi. L'utilizzo di questi sensori su scala nanometrica, i ricercatori hanno potuto determinare fattore di trascrizione attività direttamente in estratti cellulari, semplicemente misurando il loro livello di fluorescenza.

I ricercatori ritengono che questa strategia consentirà in ultima analisi i biologi di monitorare l'attivazione di migliaia di fattori di trascrizione, che porta ad una migliore comprensione dei meccanismi alla base la divisione cellulare e lo sviluppo. "In alternativa, dal momento che questi nanosensori lavorano direttamente in campioni biologici, crediamo anche che potrebbero essere utilizzati per lo screening e testare nuovi farmaci che potrebbero, ad esempio, inibire l'attività responsabili della crescita delle cellule tumorali legame di trascrizione-factor", ha detto Plaxco.

Questo lavoro è stato finanziato dal National Institute of Health, la Fond Quйbйcois de la Recherche sur la Nature et les Technologies, il Ministero dell'Università e della Ricerca italiano (MIUR) progetto "Futuro in Ricerca" e il Tri-County Blood Bank di Santa Barbara Foundation.

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