Forskere udvikler molekylær fiskeri for at finde individuelle molekyler i blod

Som at finde en nål i en høstak, Liviu Movileanu kan finde et enkelt molekyle i blod. Movileanu, professor ved Syracuse University, og for nylig uddannet ph.d. studerende Avinash Thakur præsenterer deres forskning på mandag, 17. februar på det 64. årlige møde i Biophysical Society i San Diego, Californien. Deres nye teknologi har vidtrækkende applikationer fra diagnostiske tests til opdagelse af lægemidler.

Movileanu begyndte at "jagte protein-protein-interaktioner under sygdomslignende tilstande" efter sine postdoktorstudier. Som postdoc, han begyndte at bruge nanoporer, små huller i cellemembraner, hvorigennem forskere skyder elektriske strømme. Når et individuelt molekyle, som et protein, går ind i poren, den elektriske strøm ændres på en måde, der gør det muligt for forskere at identificere molekylets identitet. Men for at forstå, hvordan forskellige proteiner interagerede med hinanden, han havde brug for at ændre systemet. En af udfordringerne var, at grupperede proteiner er for store til at passe ind i nanoporen, hvor målingen typisk finder sted. For at overvinde dette, Thakur og Movileanu fiskede.

Thakur og Movileanu skabte molekylært "fiskeri" ved at fusionere en modificeret receptor, der fungerer som en "krog og agn, "via et kort fleksibelt protein" linje, "til en protein nanopore" stang og spole. "Derefter tilføjede de et ekstra lille protein, der fungerer som en fiske" bobber. "Når der ikke er noget på" krogen ", bobler det hurtigt ind og ud af nanoporen. Alligevel, når noget griber fat, holder det op med at bevæge sig rundt, som advarer forskere om, at der er noget på "krogen". Denne geniale tilgang gjorde dem i stand til at bruge en pore, der er for lille til, at store proteinkomplekser kan blive en sensor for proteininteraktioner.

I modsætning til fiskemad, hvor en orm kan fange en ørred eller en havkat, Thakur og Movileanus agn er både ekstremt specifikt og kan tilpasses fuldstændigt for at finde ethvert protein af interesse, og det fungerer endda i komplekse løsninger som blod- eller biopsiprøver. Denne præcise proteinteknik har praktisk betydning inden for diagnostik, og på grund af dens specificitet er der ingen potentielle falsk-positive signaler frembragt af bestanddelene i en kompleks biofluidprøve. Derudover beregninger med flere af disse "fiskestænger" kan afsløre koncentrationen af ​​proteinet af interesse i opløsningen.

"Denne sensor har realistiske udsigter på mange biomedicinske områder, "Siger Movileanu. Det kan skaleres op til at omfatte mange proteiner til diagnosticering af sygdomme, opdage sygdomsbiomarkører, eller finde nye lægemidler, der forstyrrer eller forbedrer proteininteraktioner. "Vi demonstrerede beviset på konceptet, "sagde Movileanu, og det næste trin er at skalere det op for at finde nålene i mange flere høstakke.