病気を追跡し、扱う球形の核酸を使用して

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirectorInternational Institute for Nanotechnology

4 月 Cashin-Garbutt 著先生とのチャド Mirkin の行なわれるノースウェスタン大学インタビュー、 MA (Cantab)

球形の核酸は何です (SNAs)か。 何線形核酸とおよびそれらはどのようにから異なります成っていますか。

球形の核酸は nanoparticle のテンプレートを取り、それらの粒子の表面の DNA または RNA の短い繊維を配列するのに化学を使用することによってなされる構造です。 nanoparticle の球形のコアは核酸の小さく小さい球と同じような DNA または RNA の球形の整理を作成します。

シーケンスが同一である場合もあるのに球形の核酸の特性は線形核酸と非常に異なっています。 例えば、 SNAs の縛り補足 DNA か RNA 線形核酸よりはるかに堅く。

これは診断のプローブとして SNAs の検出そして使用という点において、ある特定の病気と関連付けられる核酸ターゲットのより低い集中を、使用できる例えばことを意味します。 そしてそう、これらは高い感度のための基礎および分子診察道具のまた非常に高い選択率のプローブに、なりました。

SNAs はどのように伝染の検出に使用することができますか。

Nanosphere によって商業化された Verigene システム、 Luminex に販売された、私が開始した会社と呼出される技術があります。 Verigene システムが病気、感染症と、そして特定の伝染の存在を測定することを非常に早い時間ポイントで意味する非常に低い集中で特に関連付けられる署名をソートするのに使用されています。 例えば、血で。

これは患者は診断未確定および未処理に行くこと診断非常に早くあらゆる時間の間実際に重要のでの敗血症の患者を診断するのに、チャンス大幅に増加する、死亡率の例えば使用する、ことができるので重要です。

このような技術は分子診断が遂行される方法を変更しています。 慣習的なテストの前に細菌感染の方法の検出を可能にするのは非常に簡単で、急速なポイントの心配の医学の診察道具です。 従ってそれはサンプルを培養するプロセスによって行くために必要長い時間を取り、高めます忍耐強い危険をではないです。

そう最終的に、患者のためによりよいツールがありま、正確な診断を医者のためにより早くそしてよりよいです、得るので医者が不必要に多くの不必要な抗生物質を規定していないのでお金を無駄にし、抗生の抵抗に貢献します。 その代りだれが細菌感染があり、だれがか把握するのにツールが使用することができます;  有効な手段の適切な処置はそれから取ることができます。

SNA の統合は何を含みますか。

生物的ラベルの開発の場合には、金の nanoparticle はテンプレートのために使用され、 SNA はそれに化学的に固定することができる DNA の短い繊維と接触してテンプレートを持って来ることによってなされます。 金の場合には、固定のグループはチオールです。

私達は非常に高い範囲に粒子の表面で DNA か RNA をロードすることを可能にするプロセスを開発しました。 重要の理由はオリエンテーションを強制し、両方のアーキテクチャにずっと私が述べているまた特性および球形の形を与えることです。

重水のレーザーの切除によって作り出される金の nanoparticles。 スケール棒は表示します 20 ナノメーター (20 nm) を

病気を」追跡し、扱うための ` によって Nano 可能にされる生体外および生体内の診察道具の Pittcon 2017 年で次の話の輪郭を描くことができますか。 どんな生物検定を集中しますか。

Pittcon で私は 2 つのタイプの生物検定に焦点を合わせます:

  • Verigene システムに基づく物
  • 1 つが細胞内の核酸を測定するようにする新技術は目標とします -- mRNA

特定ターゲットに生きているセル、縛り、この場合 mRNA ターゲットを入力することができセルをつける fluorophore シグナリングエンティティを引き出すか、または解放する構造である技術は両方とも SNAs に基づいています。

これはそれから生きているセルの遺伝の内容はじめて測定することを可能にします。 遺伝の内容の測定に加えて、セルは mRNA の表現のレベルに基づいていました区別することができます。 特にだれも生きているセルのそれを今までにされなかったのでエキサイティングであるセル内の RNA の位置はまた測定することができます。

これは技術とつながれたとき流れ cytometry、できる遺伝の相違に基づいてセルをソートこと好みなさいので特に興味深いです。 Millipore は研究者が、例えば、まれなセル人口を見、循環の腫瘍のセルを選び始めることができるようにこの技術を商業化し、健全なセルの前でこれらのタイプのアーキテクチャの多くの変化を作り出した会社です。

これはそれらのセルそして番号を調査する方法になります。 それはまた事実の後でそれらを調査できるようにそれらを隔離することを可能にします。 大半のセル人口からのそれらを引っ張り、培養し、遺伝の相違の起源を理解するのに使用できます。 例えば癌患者のセルが異なったタイプの therapeutics にどのように答えるか、見ること。

これはセルラシステムの精査に関して個人化された薬および私達の機能を高めることの方の主要なステップです。 それは異なったタイプの遺伝子がどのように異なったタイプによっての薬剤の分子が作動するか、または抑制するか見ることができる高いスループット薬剤のスクリーニングのためにまた役に立ちそうです。 nano 火炎信号の技術としてこの技術の使用に基づいて私達参照しますカウンター読取表示機構を、この場合得ることができます。 Millipore は彼らがスマート火炎信号として参照する nanoflares の形式を商業化しました。

第 2 話の焦点は Pittcon 2017 年の蟹座療法のための Immunomodulation の有効なエージェントとして ` の球形の核酸に何」ですか。

SNA の構造はまた核酸の therapeutics の全体の新しいクラスのための基礎を表します。 薬剤の開発の 3 つの中央動脈があります:

  • 小さい分子

利点は有名、すばらしい例であるアスピリンです。

  • Biologics

上の 10 の薬剤の 7 つは biologics に基づいています; これらは抗体、蛋白質ベースのアーキテクチャです。 それらに小さい分子が提供するものをを越えて行く機能および多くの利点があります。

  • 核酸の薬

DNA または RNA のここに短い断片が病気を扱い、遺伝のルートで攻撃するのに使用されています。

DNA に Antisense 薬剤が基づき、 mRNA をセルで浸し、私達が病気と関連付けるその RNA の変換および蛋白質の生産を停止するのに使用されています。 antisense の後ろの考えは人のセルを調整し、健全なセルに特定のタイプの蛋白質ことをの生産をたたくことによって不健康なセルを変換できることです。

それから技術 - 特定のタイプの蛋白質の生産をたたいている、来ましたという意味で同じような概念 -- は siRNA の異なったパスによって。 遺伝の薬を開発する考えは実際に必ずあなたの代りにあなたが新しく小さい分子を捜さない新しい薬剤を必要としなさいタイプのデジタル薬の概念です、使用される生物的パスの理解に基づいて DNA または RNA のシーケンスを変更します。

概念的な観点から、これらは実際に強力な技術でした。 それらは多くの商業アプローチの開発の原因となりましたが、ある程度の成功がありました。 ある理由偽りなくデジタル薬を実現するために演劇で多重事を必要とします。 1 つは DNA および RNA を総合できるなりませんであり 2 のパスを理解できるなりません。

これら二つの問題は今克服されてしまいました; 私達は DNA および RNA を総合する方法を知りヒトゲノムプロジェクトのおかげで、また病気のパスについてそして病気を扱うために異なったタイプのパスを攻撃する方法をたくさん知っています。 しかし三番目および多分ほとんどの重要な条件は、重要であるサイトに DNA か RNA を得る機能です。 そしてそれはほとんどの試みが欠けたところです。

これは球形の核酸が非常に重要であるところです。 自然な等量がない SNA の構造は自然システムと得られる RNA およびネイティブ DNA と完全に別様に相互に作用することができます。 ほとんどあらゆるセルは、成長した赤血球以外、体を認識し、 SNAs をトランスフェクションのエージェントのための必要性なしで急速に内面化しますそれらを打ち込みます。

これは、例えば、正常な DNA か RNA を置くことがクリーム状になり、皮にそれらを置くことが皮膚細胞にそれらを行かせるので特に興味深いです; しかし球形の核酸とそれらは急速にそれらを取ります。 従ってこの発見は項目薬、多くの病気を扱うことを可能にするローカル薬を作成する機能を開発します。

そしてそう私達はずっと皮膚病を処置の新型の開発の点ではこの機能を見ています。  知られていた遺伝の基礎の 200 の病気にあります。 1 つは目、耳、肺、ぼうこうおよび同じようなアプローチによってコロンのための therapeutics の作成について考え始めることができます。

SNAs の基本的な特性は核酸を慣習的な核酸とアドレス指定可能ではない病状の広い範囲を扱うために関連したようにします。 最初の SNA の構造物は乾癬を扱うための人間の試験にあります。

SNAs はどのように癌ワクチンで使用されるでしようか。

私達が研究しているもう一つのアプリケーションはずっと免疫組織の有効な調整装置として構造の使用です。 SNAs は免疫細胞、樹木状のセルを入力し、シーケンスが正しければ動物を取ることができるまたは患者がによって作動し、選択式に免疫組織が作動しますように、原則的には通行料そっくりの受容器。

これはワクチンの新しい形式の作成を特定のタイプの癌を戦うために人のボディをトレインできるところで、例えば可能にします。 これは、私達持っています全一連のこのアプローチに基づいて薬剤の候補者を今何が起こるかであり私は Pittcon で前立腺癌について本質的に話します。

多くの異なったタイプの頭脳、ぼうこう、コロンおよびメラノーマの癌を含む癌を、扱うために原則的にはこのようなワクチンは開発できます。

開発の SNA 癌ワクチンはどんな段階現在あり、まだにどんなハードルが克服される必要がありますか。

癌ワクチン接種作業は人間臨床試験に今年入ることをちょうど約あります。 技術は動物で広く診察され、霊長目で安全、例えば、であると証明されました。

人間の試験は非常に重要です。 癌ワクチンで、人の免疫組織を調整して、自己免疫の応答を作成するあります。

研究の次のステップは何ですか。

私のために、それはこれらの構造をものが理解について完全にでそう私達が球形の核酸の異なった形式をどのように構築してもいいさせ薬の大きな問題および他の研究分野を解決するのにそれらの一義的な特性を使用するか理解し特別、に続けます。

私達は現在球形の核酸がなぜ内面化されるまたはです十分にこれをか理解するのに必要とされるそれ以上の研究知っていますか。

清掃動物の受容器と呼出されることがによってそれらは認識されることを、私達が信じる今; これらは多くのセルタイプに共通構造でありセルを出入りして貨物を移動するのに使用されています。

それらはまた球形の核酸に線形核酸よりはるかに堅く認識し、結合するために示されそう効果的に私達は一部には、自然な生物的機械装置によって認識されるアーキテクチャ、セルに内面化に導く清掃動物の受容器検出され、設計されていて偶然持っています。

異なったセルタイプのためのこれを探索する、私達の研究すべてはこれまでにその結論に一貫しています複数のペーパーがあり。

Pittcon 2017 年をに順方向に見ている何ですか。

それは正直に分析化学、新しい器械使用、またはその器械使用と関連付けられる新しい技術に興味を起こさせられる誰でものための実際にエキサイティングな開催地でありそう、私は特にフロンティアの話を楽しみます。 しかし当然、私はまた博覧会ホールおよび表示のすべての新技術を見ることを楽しみます。

どんな Pittcon が VimeoAZoNetwork からのあなたのためにすることができるか

読取装置はどこでより多くの情報を見つけることができますか。

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先生についてチャド Mirkinチャド A. Mirkin

チャド A. Mirkin 先生はノースウェスタン大学に化学のナノテクノロジーのための国際的な協会のディレクターそしてジョージ B. Rathmann の教授、化学および生物的工学、生体医用工学、物質科学及び工学および薬です。

彼は supramolecular 化学および nanoparticle の統合への化学者および球形の核酸の彼の発見のためにそして開発 (SNAs)および SNA ベースの biodetection および治療上のスキーム、すくいペン Nanolithography (DPN) および関連片持梁なしの nanopatterning 方法、オンワイヤー石版印刷 (OWL)および同軸石版印刷 (石炭) 知られている、および貢献です世界的に有名な nanoscience の専門家。

彼は 670 の原稿のと 1,000 の特許出願上の世界的に著者 (出される 290) であり、生命科学および生物医学のナノテクノロジーアプリケーションを商業化している多重会社の創設者、 Nanosphere、 AuraSense および Exicure を含んでです。

Mirkin は各国用 100 におよび収束の研究のダン 2016 年のデイヴィッド賞そして Sackler 就任の賞を含む国際的な賞と、認識されました。 彼は科学及び技術 (オバマ管理) の顧問のの大統領の Council メンバー、およびすべての 3 人の米国の国民アカデミーに選ばれるべき少数の科学者の非常に 1 才でした。 彼はまた芸術および科学のアメリカアカデミーおよび他の中の発明家の各国用アカデミーの仲間、です。

Mirkin は 20 の学術雑誌上のの編集の諮問委員会で、 JACS を含んで、 Angew 役立ちました。 Chem。、および ADV。 Mater。; 現在、彼は JACS の編集顧問です 彼は小さいジャーナルの創設エディターであり多重ベストセラーの本を共同編集しました。

Mirkin は Dickinson College (1986 年、ファイのベータΚに選ばれて) からの B.S. の程度および Penn からの Ph.D の程度を保持します。 国家大学 (1989 年)。 彼は 1991 年に北西大学に教授になる前に MIT に NSF の博士研究員でした。