바이오마커를 위한 '낚시'

[아름이]

바이오마커를 위한 '낚시'
연구원들은 단일 분자 정밀도가 가능한 광범위하게 적용 가능한 나노 센서를 개발했습니다.
날짜:
2023년 3월 20일
원천:
시러큐스 대학교
요약:
연구원들은 단일 분자 정밀도로 샘플에서 단백질 바이오마커를 감지할 수 있는 작은 나노 크기의 센서를 고안했습니다. '후크 앤 미끼(hook and bait)'라는 신조어로 적절하게 만들어진 작은 단백질 바인더는 나노포어(nanopore)로 알려진 세포막에 생성된 작은 구멍에 융합되어 이온 용액이 통과할 수 있도록 합니다. 센서가 표적 분자를 인식하면 이온 흐름이 변경됩니다. 이러한 흐름의 변화는 바이오마커가 발견되었다는 센서의 신호 역할을 합니다.

전체 이야기
많은 사람들에게 인기 있는 취미인 동시에 낚시는 불확실성이 가득한 오락이기도 합니다. 낚싯줄에 무언가가 걸려 있을 때마다 물 밖으로 끌어낼 때까지 어떤 유형의 물고기를 낚았는지 완전히 확신할 수 없습니다. 비슷한 방식으로 과학자들은 혈액과 같은 생체 유체에서 암의 존재에 대한 신호를 포함하는 건강 관리 응용 프로그램을 포함하는 분자인 바이오마커를 "낚시"하고 예측 불가능성에 직면할 수 있습니다. 수천 마리의 풀에서 특정 단백질 바이오마커를 찾는 것은 광활한 바다에서 특정 어종을 잡으려는 것과 같습니다.

다행스럽게도 Syracuse University의 A&S(College of Arts and Sciences), SUNY Upstate Medical University, Ichor Therapeutics 및 Clarkson University의 연구원 팀은 단일 분자에서 샘플의 단백질 바이오마커를 감지할 수 있는 작은 나노 크기의 센서를 고안했습니다. 정도. "후크 앤 미끼(hook and bait)"라는 신조어로 적절하게 만들어진 작은 단백질 바인더는 나노포어(nanopore)로 알려진 세포막에 생성된 작은 구멍에 융합되어 이온 용액이 통과할 수 있게 합니다. 센서가 표적 분자를 인식하면 이온 흐름이 변경됩니다. 이러한 흐름의 변화는 바이오마커가 발견되었다는 센서의 신호 역할을 합니다.

"이 나노포어에는 용액에서 특정 단백질 바이오마커를 끌어당기는 갈고리가 장착되어 있습니다. "용액에서 빠르고 정확하게 찾아냄으로써 다양한 혈액학적 악성 종양 및 고형 종양과 관련된 단백질 바이오마커를 더 잘 식별하고 정량화할 수 있습니다."

Nature Communications 에 발표된 팀의 최신 연구는 이 기술을 일반화하는 데 있어 존재했던 이전 문제를 해결합니다. 그들의 새로운 발견은 광범위한 단백질 표적에 적용될 수 있는 센서 설계 아키텍처를 공식화합니다.

혁신적인 기술 결합

연구팀은 처음으로 나노포어 기술을 항체 모방 기술(특정 바이오마커와 결합하고 상호작용하며 항체처럼 행동하는 인위적으로 설계된 단백질 스캐폴드)과 결합했다. 신체 내부의 세포는 원치 않는 물질에 결합하여 제거하는 자체 항체를 설계합니다. 치료제와 관련하여 과학자들은 작은 단백질을 조작하여 세포에 침투하고 바이러스나 박테리아와 같은 특정 병원체를 표적으로 하는 항체 생산을 자극합니다.

"연구원들은 대자연에서 확립된 스캐폴드를 사용하여 스캐폴드를 설계하고 특정 단백질과 강력하게 상호 작용하는 일부를 찾을 때까지 수십억 개의 DNA 돌연변이를 스캔하는 진화적 돌연변이 유발을 사용하여 이를 적응시킵니다." National Institutes of Health로부터 120만 달러의 보조금을 받았습니다. "매우 특이적인 단백질 검출 기술을 개발하면 이러한 요구 사항을 해결하고 병리학적 상태의 진행에 잠재적인 결과를 가져올 새로운 바이오마커의 발견을 가속화할 것입니다."

Movileanu에 따르면 이 센서는 깨끗한 용액에서 작동하는 것 외에도 수많은 항체를 포함하는 혈청과 같은 복잡한 생체 유체에서도 매우 효과적입니다.

"본질적으로 매우 특정한 단백질을 목표로 하는 매우 특정한 갈고리가 있습니다."라고 그는 설명합니다. "신호가 표적으로 삼고 있는 정확한 단백질을 암호화하기 때문에 이 기술은 위양성이 없으므로 생의학 진단에 실용적입니다."

연구 결과를 검증하기 위해 팀은 혈청 샘플을 사용하여 가설을 테스트했습니다. 그들은 그들의 기술로 다양한 암의 단백질 바이오마커인 표피 성장 인자 수용체(EGFR)를 식별하고 정량화할 수 있었습니다. 또한 다른 생물리학적 기술을 사용하여 센서의 수많은 보정을 수행했습니다.

진단의 최전선에서

그들의 논문은 개념 프로토타입을 제공하지만 Movileanu는 이 프로젝트가 광범위한 응용 프로그램을 위한 길을 열어준다고 말합니다. 예를 들어, 센서를 나노유체 장치에 통합함으로써 이 기술은 과학자들이 표본에서 한 번에 다양한 바이오마커를 테스트할 수 있게 하여 복잡한 생체유체에서 바이오마커 감지를 위한 기본 기반을 제공합니다.

"의학의 미래는 암을 진단할 때 이미징과 생검에 크게 의존하지 않을 것입니다."라고 Movileanu는 말합니다. "대신 연구원들은 다양한 암과 관련된 다양한 바이오마커의 존재에 대해 혈액 샘플을 테스트하기 위해 실험실에서 개발 중인 것과 같은 나노 센서 기술을 사용할 것입니다. 이 연구는 예후, 진단 및 치료의 미래에 매우 중요합니다."


출처 : https://www.sciencedaily.com/