질병을 추적하고 취급하는 둥근 핵산 사용

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirectorInternational Institute for Nanotechnology

4월 Cashin-Garbutt까지 박사와 가진 차드 Mirkin 의 수행되는 노스웨스턴 대학교 면접시험, MA (Cantab)

둥근 핵산은 무엇입니까 (SNAs)? 무엇으로 선형 핵산과와 어떻게 다릅니까 이루어져 있습니까?

둥근 핵산은 nanoparticle 템플렛을 취하고 그 입자의 표면에 DNA RNA의 짧은 물가를 배열하기 위하여 화학을 이용해서 하는 구조물입니다. nanoparticle의 둥근 코어는 핵산의 작은 작은 공과 유사한 DNA RNA의 둥근 배열을 만듭니다.

비록 순서가 동일할 수 있더라도, 둥근 핵산의 속성은 선형 핵산과 아주 다릅니다. 예를 들면, SNAs 묶는 것 무료한 DNA 또는 RNA 선형 핵산 보다는 훨씬 단단하게.

이것은 진단 탐사기로 SNAs의 탐지 그리고 사용의 환경에서, 주어진 질병과 관련되었던 핵산 표적의 더 낮은 사격량을, 사용할 수 있다는 것을 예를 들면 의미합니다. 그리하여 이들은 높은 감도를 위한 기초 및 분자 진단 기구에서 또한 아주 높은 선택성 탐사기가, 되었습니다.

SNAs는 어떻게 감염의 탐지를 위해 사용될 수 있습니까?

Nanosphere에 의해 제품화된 Verigene 시스템이라고, Luminex에 그 때 판매된, 내가 시작했었던 회사 칭한 기술이 있습니다. Verigene 시스템은, 질병, 감염증과, 그리고 특정한 감염의 존재를 측정하는 것을 아주 초기 시간 점에 의미하는 아주 낮은 사격량에 특히 관련된 서명을 분류하기 위하여 이용됩니다. 예를 들면, 혈액에서.

이것은 환자는 진단하지 못하게 치료되지 않 가다 진단할 수 있는 것이 아주 일찌기 각 시간 동안 실제적으로 중요한 때문에 sepsis를 가진 환자를 진단하기 위하여, 기회 상당히 증가하기 그 때, 사망의 예를 들면 이용되기, 수 있기 때문에 중요합니다.

이것 같이 기술은 분자 진단이 실행되는 쪽을 바꾸고 있습니다. 전통적인 시험의 앞에 세균성 감염 쪽의 탐지를 허용하는 아주 간단하고 급속한 점 의 배려 의학 진단 기구입니다. 견본 경작의 프로세스를 통해 가기 위하여 필요하지 않습니다 장시간이 걸리고 증가합니다, 그러므로, 참을성 있는 리스크를.

이렇게 궁극적으로, 환자를 위해 더 나은 공구가 있어, 정확한 진단을 닥터를 위해 초기 그리고 더 나은, 얻기 때문에 닥터가 불필요하게 많은 불필요한 항생제를 시키고 있지 않기 때문에 돈을 낭비하고기, 항생 저항에 기여하기. 대신 공구는 세균성 감염이 누구가 있고 누구가 지 파악하기 위하여 사용될 수 있습니다;  효과적인 측정을 가진 적합한 처리는 그 때 취할 수 있습니다.

시스템 통신망 아키텍쳐 종합은 무엇을 관련시킵니까?

생물학 레이블 개발의 경우에, 금 nanoparticle는 템플렛을 위해 이용되고, 시스템 통신망 아키텍쳐는 그것에 화학적으로 정박될 수 있는 DNA의 짧은 물가와 접촉하여 템플렛을 가져와서 합니다. 금의 경우에, 정박 단은 티올입니다.

우리는 아주 높은 넓이에 입자의 표면에 DNA 또는 RNA를 적재하는 것을 허용하는 프로세스를 개발했습니다. 중요한 이유는 오리엔테이션을 강제하고 두 아키텍쳐에게 내가 언급하고 있는 또한 속성 및 그것의 둥근 모양을 주다 입니다.

중수에 있는 레이저 제거에 의해 일어나는 금 nanoparticles. 가늠자 바는 표시합니다 20개 나노미터 (20 nm)를

질병' 추적 취급을 위한 `에 의하여 Nano 가능하게 된 생체외생체 조건 진단 기구에 Pittcon 2017년에 곧 나오는 대화를 설명할 수 있습니까? 무슨 생물 검정을 에 집중할 것이습니까?

Pittcon에서 나는 생물 검정의 2가지의 다른 모형에 집중할 것이습니다:

  • Verigene 시스템에 기지를 두는 그들
  • 1개가 세포내 핵산을 측정하는 것을 허용하는 신기술은 표적으로 합니다 -- mRNA

특정한 표적에 살아있는 세포, 묶는 것, 이 경우에는 mRNA 표적을 입력할 수 있고, 세포를 불이 켜지는 fluorophore 신호 실재물을 이끌어내거나 해방하는 구조물인 두 기술 다 SNAs에 근거를 둡니다.

이것은 그 때, 살아있는 세포의 유전 내용 처음으로 측정하는 것을 허용합니다. 유전 내용 측정 이외에, 세포는 mRNA 표정 수준에 기지를 두었습니다 분화될 수 있습니다. 특히 아무도가 지금까지 이제까지 살아있는 세포에서 그것을 지금까지 할기 수 있었기 없었기 때문에 활발한 세포 내의 RNA의 위치는 또한 측정될 수 있습니다.

이것은 기술로 결합될기 때 교류 cytometry, 유전 다름에 기지를 두기 세포를 분류할기 수 있기 좋아하십시오 때문에 특히 흥미롭습니다. 소동공은 연구원이, 예를 들면, 희소한 세포 인구를 위해 보고 회람 종양 세포를 골라내는 것을 시작할 수 있다 그래야 이 기술을 제품화하고 건강한 세포의 면전에서 이 아키텍처 유형의 많은 변이를 일으킨 회사입니다.

이것은 그(것)들의 세포 그리고 수 공부의 방법이 됩니다. 그것은 또한 사실 후에 그(것)들을 공부할 수 있다 그래야 그(것)들을 고립시키는 것을 허용합니다. 대다수 세포 인구에서 그(것)들을 멀리 당기고, 경작하고, 유전 다름의 기점을 이해하기 위하여 이용할 수 있습니다. 예를 들면 암 환자의 세포가 치료학의 다른 모형에 반응하는 방법, 보기.

이것은 셀룰라 시스템 시험에 관하여 개인화한 약으로 및 우리의 기능 증가하기 중요한 단계입니다. 또한 약 분자의 다른 모형이 유전자의 다른 모형을 활성화하거나 억압하는 방법 볼 수 있는 높은 처리량 약 검열을 위해 잠재적으로 유용합니다. nano 발적 기술로 이 기술의 사용에 근거하여, 우리 참조합니다 시각 해독을, 이 경우에는 얻을 수 있습니다. 소동공은 그(것)들이 지능 발적으로 참조하는 nanoflares의 양식을 제품화했습니다.

두번째 대화의 초점은 Pittcon 2017년 의 암 치료를 위한 Immunomodulation 유력한 에이전트로 ` 둥근 핵산에 무엇'일 것입니까?

시스템 통신망 아키텍쳐 구조물은 또한 핵산 치료학의 전체 새로운 종류를 위한 기초를 나타냅니다. 약 발달의 3개의 중앙 동맥이 있습니다:

  • 작은 분자

이득은 유명합니다, 훌륭한 보기인 아스피린.

  • Biologics

최고 10개의 약의 7개은 biologics에 기지를 둡니다; 이들은 항체, 단백질 기지를 둔 아키텍쳐입니다. 그(것)들에는 작은 분자가 제안하는 무슨을 저쪽에 가는 기능 및 많은 이점 이 있습니다.

  • 핵산 약

DNA RNA의 여기에서 짧은 단편은 질병을 취급하고 그것의 유전 루트에 공격하기 위하여 이용됩니다.

Antisense 약은 DNA에 기지를 두고 mRNA를 세포에 있는 위로 적시고 그 RNA의 번역 및 우리가 질병에 관련시키는 단백질의 생산을 중단하기 위하여 이용됩니다. antisense의 뒤에 아이디어는 사람의 세포를 통제하고 건강한 세포로 단백질의 특정 모형의 생산을 아래로 두드려서 유해한 세포를 변환할 수 있다 입니다.

다음 기술 - 단백질의 특정 모형의 생산을 아래로 두드리고 있다 감에 있는, 그러나 다른 통로를 통해 유사한 개념에서는 siRNA 따라 왔습니다. 유전 약 개발의 아이디어는 실제적으로 언제나 당신 대신에 당신이 새로운 작은 분자를 찾지 않는 새로운 약을 필요로 하십시오 디지털 약의 모형의 개념입니다, 생물학 통로의 이해에 기지를 둔 DNA 사용되는 RNA의 순서를 바꿉니다.

개념적인 입장에서, 이들은 실제적으로 강력한 기술이었습니다. 그(것)들에는 많은 상업적인 접근의 발달로 이끌어 내고 그러나 한정된 성공이 있었습니다. 인 이유, 확실하게 디지털 약을 실현하기 위하여 실행에 있는 다중 것을 필요로 합니다. 것은 DNA와 RNA를 종합할 수 이 것입니다 합니다 이고, 2 의 통로를 이해할 수 이 것입니다 합니다.

이러한 두 종류 문제점은 지금 극복되었습니다; 우리는 DNA와 RNA를 종합하는 방법을 알고 있, 인간 게놈 계획사업에게 감사, 또한 질병의 통로에 관하여 그리고 통로의 다른 질병을 취급하기 위하여 모형을 공격하는 방법을 많게 알고 있습니다. 그러나 세 번째 및 아마 최대 중요한 필수품은, 중요한 사이트에 DNA 또는 RNA를 얻는 기능 입니다. 그리고 그것은 대부분의 시도가 부족했던 곳 입니다.

이것은 둥근 핵산이 아주 중요한 곳 입니다. 아니 자연적인 동등물이 있는, 시스템 통신망 아키텍쳐 구조물에는 자연 시스템과 파생되는 RNA 및 천연 DNA와 완전하게 다르게 상호 작용할 수 있습니다. 거의 각 세포는, 성숙한 적혈구 이외에, 몸을 인식하고 SNAs를 transfection 에이전트를 위한 필요 없이 급속하게 내면화합니다 그(것)들을 입력합니다.

이것은, 예를 들면, 일반적인 DNA 또는 RNA를 두기 것이 안으로 거품이 일고기 피부에 그(것)들을 두기 것이 피부세포로 그(것)들을 가기 때문에 특히 흥미롭습니다; 그러나 둥근 핵산으로 그(것)들은 급속하게 그(것)들을 위로 취할 것입니다. 이 발견은 그러므로 화제 약, 많은 질병을 취급하는 것을 허용하는 현지 약을 만드는 기능을 엽니다.

그리고 이렇게 우리는 피부병을 위해 새로운 치료 방식 개발 식으로 이 기능을 보고 있습니다.  알려진 유전 기초를 가진 200의 질병 이상 있습니다. 1개는 눈, 귀, 폐, 방광 및 유사한 접근을 통해 결장을 위한 치료학을 만들기에 대하여 생각하는 것을 시작될 수 있습니다.

핵산이 SNAs의 기본적인 속성에 의하여 전통적인 핵산으로 어드레스로 불러낼 수 있는 건강 상태의 광범위 취급을 위해 관련된 시킵니다. 첫번째 시스템 통신망 아키텍쳐 구조물은 psoriasis 취급을 위한 인간적인 예심에 있습니다.

SNAs는 어떻게 암 백신에서 사용될 수 있었습니까?

우리가 연구하고 있는 또 다른 응용은 면역 계통의 유력한 규칙으로 구조물의 사용입니다. SNAs는 면역 세포, 모수석 세포를 입력하고, 순서가 정확한 경우에 동물을 취할 수 있다 그래야, 원칙상 수용체 또는 환자 통행세 같이 활성화하고, 선택적으로 그들의 면역 계통을 활성화합니다.

이것은 백신의 새로운 양식의 작성을 암의 특정 모형을 싸우기 위하여 사람의 바디를 교육훈련할 수 있는 곳에, 예를 들면 허용합니다. 이것에는, 우리 있습니다 이 접근에 기지를 둔 약 후보자는의 전체적인 시리즈가 지금 무슨 일이 일어나는가가이고, 나는 Pittcon에 전립선암에 관하여 1 차적으로 말할 것이습니다.

원칙상 이것 같이 백신은 두뇌, 방광, 결장 및 흑색종의 암을 포함하여 암의 많은 다른 모형을, 취급하기 위하여 개발될 수 있었습니다.

발달의 암 백신은무슨 단계 시스템 통신망 아키텍쳐 에 지금 있고 무슨 장애물이 아직도 극복될 필요가 있습니까?

암 백신 일은 인간적인 임상 시험으로 올해에 들어가는 것을 다만 대략 입니다. 기술은 동물에서 광대하게 진료되고 대주교에서 안전한, 예를 들면, 입증되었습니다.

인간적인 예심은 매우 중요합니다. 암 백신과, 사람의 면역 계통을 조절하고 있습니다 그리고 자기 면역 반응을 만들기의 리스크가 있습니다.

연구에 있는 다음 단계는 무엇입니까?

저를 위해, 이 구조물이 무슨에 의하여 이해에 관하여 전부이어 이렇게 우리가 둥근 핵산의 다른 양식을 어떻게 건설해 좋은 시키고, 약에 있는 중요한 문제 및 그밖 연구 분야를 해결하기 위하여 그(것)들의 유일한 속성을 이용하는지 이해하는 것을 특별한 및 계속하는.

우리는 지금 왜 둥근 핵산이 내면화되는지 또는입니까 완전히 이것을 이해하기 위하여 필요로 한 추가 연구 압니까?

, 우리가 믿을 마침 그때 넝마주이 수용체에게 불리는 무슨이에 의해 그(것)들은 인식된다고; 이들은 많은 세포 모형에 일반 구조물이고, 세포 들락날락 화물을 위하여 이용됩니다.

그(것)들은 또한 둥근 핵산에 선형 핵산 보다는 훨씬 단단하게 인식하고 묶기 위하여 보이고, 이렇게 효과적으로 우리는 부분적으로, 자연적인 생물학 기계장치에 의해 인식되는 아키텍쳐이라고, 세포로 그들의 내면화에 지도하는 넝마주이 수용체 발견하고 디자인해 우연히 가지고 있습니다.

다른 세포 모형을 위해 이것을 탐구하는 몇몇 종이가 있습니다, 우리의 연구 전부는 여태까지는 그 결론으로 일관됩니다.

Pittcon 2017년을에 기대해 무엇입니까?

정직하게 분석 화학, 새로운 기계 사용, 또는 그 기계 사용과 관련되었던 새로운 기술에 관심 있는 누군가를 위한 실제적으로 활발한 개최지입니다, 그리하여 나는 특히 국경 대화를 즐깁니다. 그러나 당연히, 나는 또한 박람회 강당 및 전시에 모든 신기술을 보기 즐깁니다.

무슨 Pittcon가 VimeoAZoNetwork에서 당신을 위해 할 수 있는.

독자는 어디에서 추가 정보를 찾아낼 수 있습니까?

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박사에 관하여 차드 Mirkin차드 A. Mirkin

차드 A. Mirkin 박사는 노스웨스턴 대학교에 화학의 나노 과학을 위한 국제적인 학회의 디렉터 그리고 조지 B. Rathmann 교수, 화학과 생물학 기술설계, 생물 의학 기술설계, 재료 과학 & 기술설계 및 약입니다.

그는 supramolecular 화학과 nanoparticle 종합에 화학자 및 둥근 핵산의 그의 발견으로 그리고 발달 (SNAs) 및 시스템 통신망 아키텍쳐 기지를 둔 biodetection 및 치료 계획, 복각 펜 Nanolithography (DPN) 및 관련 공가 자유로운 nanopatterning 방법론, 에 철사 석판인쇄술 (OWL) 및 동축 석판인쇄술 (석탄) 알려져 있는, 세계적으로 유명한 nanoscience 전문가 및 기여금입니다.

그는 670의 원고의와 1,000의 특허 신청 이상 세계전반 저자 (발행되는 290)이고, 생명 공학 및 생물 의학에 있는 나노 과학 응용을 제품화하고 있는 다중 회사의 창시자, Nanosphere, AuraSense 및 Exicure를 포함하여입니다.

Mirkin는 국제 100 이상과 컨버전스 연구에 있는 Dan 2016년 데비드 상품 그리고 Sackler 취임 상품을 포함하여 국제적인 포상으로, 인식되었습니다. 그는 과학 & 기술 (오바마 행정)에 고문관의의 대통령의 Council 일원, 그리고 모든 3명의 미국 동포 아카데미에게 선임될 몇몇 과학자의 아주 한 살 이었습니다. 그는 또한 예술과 과학의 미국 아카데미와 그 외의 사이에서 발명자의 국제적인 아카데미의 동료, 입니다.

Mirkin는 20부의 학술 잡지 이상의 논설 자문 위원회에, JACS를 포함하여, Angew 봉사했습니다. Chem., 그리고 전진. Mater.; 현재, 그는 JACS의 부편집자입니다. 그는 작은 전표의 발견 편집자이고, 다중 베스트셀러 책을 지휘관 편집했습니다.

Dickinson College (1986년, 그리스어 알파벳의 21번째 글자 Beta Kappa로 선임해)에게서 B.S. 정도 및 Penn에게서 Ph.D 정도가 Mirkin에 의하여 보전됩니다. 국가 Univ. (1989년). 그는 서북 Univ에 교수가 되기 이전에 MIT에 NSF 박사과정 이수 동료이었습니다. 1991년에.