Lille teknik kan bringe store fremskridt inden for lægehjælp

Effektiv diagnostik, behandlinger og behandlinger for sygdomme og infektioner kunne i stigende grad indebære ombygning af kroppens indre biomekanismer på deres mest basale kemiske og molekylære fundamenter.

At øge viden om kroppens biologiske processer øger mulighederne for at genoprette menneskers sundhed, siger Xiao Wang, en lektor i biomedicinsk teknik i Arizona State Universitys Ira A. Fulton Schools of Engineering. Han og et team af forskere undersøger måder at udløse og kontrollere celledifferentiering og overgang til at låse op for egenskaber, der kan ændre bioingeniørers tilgang til diagnostik, udvikling af vacciner og terapeutiske behandlinger.

Nylig forskning ledet af Wang og Alexander Green, en adjunkt i biomedicinsk teknik ved Boston University, afslører mere om potentialet for at designe små tilføjelsesstrukturer til biomolekyler, der kan forbedre deres egenskaber.

"Der kunne være nye og bedre former for applikationer til diagnostik, terapi og behandlinger, og for genomteknik, "Wang siger." Det kan være store bidrag til biomedicin. "

Detaljerne om, hvad forskningen kan give, fremgår af papiret Forudsigelig kontrol af RNA-levetid ved hjælp af manipulerede nedbrydningstunende RNA'er, offentliggjort i denne uge i forskningstidsskriftet Naturens kemiske biologi .

Wang og Greens fokus er på messenger -RNA, eller mRNA, som bærer genetisk information fra DNA, molekylet, der indeholder den genetiske plan, der er nødvendig for at udvikle og vedligeholde organismer - herunder mennesker.

Inden for celler, mRNA sender meddelelser fra DNA til de proteinproducerende ribosomer, informere dem om, hvilke proteiner der skal syntetiseres på et givet tidspunkt. Mens DNA's status som informationsopbevaring af cellen betyder, at den er meget stabil, mRNAs beskedbærende rolle betyder, at det hurtigt nedbrydes. Denne forringelse har gjort det sværere at implementere RNA-baserede terapier og diagnostik.

Wang, Green og deres forskerhold udtænker metoder til at kontrollere nedbrydning for at producere forudsigelige, præcise og stabile resultater. Det nye forskningsartikel beskriver, hvordan de forsøger at finjustere hastigheden af ​​mRNA-nedbrydning for at øge evnen til at udføre bioteknologiske funktioner. At gøre dette, de har identificeret specifikke RNA-strukturelle træk for at opbygge et bibliotek af RNA-komponenter kaldet nedbrydningstemulerende RNA'er, eller dtRNA'er.

Vedhæftning af dtRNA'erne til et RNA af interesse gennem genteknologi gør dem i stand til at øge eller reducere RNA's nedbrydningshastighed, og finjuster genekspressionsniveauer in vivo og in vitro-enten inde i en levende organisme eller i et laboratorium.

"Vi fandt ud af, at dtRNA'er kunne bruges med en række forskellige typer RNA'er og ændre genekspressionsniveauer over et meget bredt område. Disse muligheder kan øge hastigheden og følsomheden af ​​medicinsk diagnostik og give os bedre kontrol over cellefunktion, "siger Green, som var adjunkt i ASU's Biodesign Institute og School of Molecular Sciences fra 2015 til 2020 og i øjeblikket er adjungeret professor ved skolen.

Et af de mere effektive resultater af disse raffineringsprocesser kunne være udviklingen af ​​mRNA-baserede vacciner, der ville være særligt effektive mod vira, siger Wang.

"Vi kan faktisk konstruere strukturen af ​​RNA -molekyler på hurtigere og mere systematiske måder, der gør dem mere effektive i, hvordan de opfører sig, " han siger.

Disse adfærdsændringer vil informere om, hvor effektiv Wang og Greens bioingeniørproces vil være til at øge effektiviteten af ​​diagnostik, vacciner, behandlinger og behandlinger.