使用對待球狀的核酸跟蹤和疾病

Thought LeadersDr. Chad MirkinDirectorInternational Institute for Nanotechnology

與乍得 Mirkin,西北大學博士的一次面試,執行在 4月 Cashin-Garbutt 前, MA (Cantab)

什麼是球狀核酸 (SNAs)? 他們如何包括什麼和他們與線性核酸有所不同?

球狀核酸是通過採取納米顆粒模板和使用化學安排脫氧核糖核酸或核糖核酸短的子線做在那些微粒表面的結構。 納米顆粒的球狀核心創建脫氧核糖核酸或核糖核酸的球狀排列,相似與核酸微小的小的球。

即使順序可以是相同的,球狀核酸屬性是非常與線性核酸不同。 例如, SNAs 困境補充脫氧核糖核酸或核糖核酸緊密地比線性核酸。

這意味著在檢測和使用 SNAs 中作為診斷探測,您能使用一個核酸目標的更低的濃度,例如,與一個特定疾病相關。 然後這些成為為高區分的基本類型並且非常高選擇性探測,在分子診斷工具。

SNAs 如何為傳染的檢測使用?

有稱由 Nanosphere 商業化的 Verigene 系統的技術,我建立了,然後被出售對 Luminex 的公司。 Verigene 系統用於排序簽名特別是與疾病,傳染病交往和以非常低濃度,意味在非常早期的時間點,評定特殊傳染的出現。 例如,在血液。

這是重要的,因為它可能然後用於,例如,診斷有膿毒病的病人,能診斷非常及早對每時數是確實重要,因為患者去未確診和未經治療,死亡率的機會充分地增加。

像這樣的技術更改分子診斷被執行的方式。 它是允許細菌感染方式檢測在常規測試前的非常簡單和迅速點關心醫療診斷工具。 不是必要的審閱開化範例的進程,需要很長時間,并且,因此,增加耐心的風險。

那麼根本地,您有為這名患者是好的一個工具,因為您獲得一個準確診斷早期和好為這位醫生,因為這位醫生不不必要地建議很多多餘的抗生素,浪費貨幣和造成抗藥性阻力。 反而工具可以用於推測誰有細菌感染,并且誰不;  與有效評定的適當的處理可以然後被採取。

系統網絡體系綜合介入什麼?

一旦開發一個生物標籤,金納米顆粒為這塊模板使用,并且系統網絡體系通過帶來這塊模板做與可以化工停住到它脫氧核糖核酸聯繫的短的子線。 一旦金子,停住的組是硫烴。

我們開發了在微粒表面允許您裝載脫氧核糖核酸或核糖核酸在非常高程度上的一個進程。 是重要的原因是它強制這個取向并且產生兩的結構我提及的其球狀形狀並且屬性。

在重水的激光燒蝕導致的金 nanoparticles。 縮放比例棒表示二十毫微米 (20 毫微米)

您能否在 ` 納諾被啟用的體外活體內診斷工具的 Pittcon 請概述您即將發布的談話 2017年為跟蹤和對待疾病』 ? 您注重什麼生物鑒定?

在 Pittcon 我著重生物鑒定的二種不同類型:

  • 部分根據 Verigene 系統
  • 允許一評定細胞內核酸的一種新技術瞄準 -- mRNA

兩技術在 SNAs 基礎上,是結構可能輸入一個活細胞、困境到一個特殊目標,在這種情況下 mRNA 目標,并且得出或者解放一個熒光團信號實體打開這個細胞。

這允許您第一次然後評定,活細胞基因目錄。 除評定這個基因目錄之外,細胞在 mRNA 表達式級別上可以被區分根據。 核糖核酸的地點在細胞內的可能也被評定,是特別扣人心弦的,因為沒人能在此之前執行那在活細胞。

這是特別有趣,因為,當加上技術请喜歡流式細胞術,您能排序細胞根據基因區別。 微孔是把此技術商業化并且導致了這些類型體系結構許多差異的公司,因此研究員能開始為少見細胞人口查找,例如,和挑選流通的腫瘤細胞,在健康細胞面前。

這成為學習細胞和數量方式的他們。 它也允許您查出他們,以便您能在這個情況以後學習他們。 您能拉他們遠離多數人細胞人口,開化他們和使用他們瞭解基因區別的始發地。 例如,查看癌症患者的細胞如何回應治療學的不同的類型。

這是往個性化的醫學和增加我們的功能的一個主要步驟關於探查單元系統。 為高處理量藥物審查也是潛在有用的,您能查看藥物分子的不同的類型如何激活或抑制基因的不同的類型。 您能根據對此技術的使用在這種情況下獲得可見讀出,我們是指作為納諾火光技術。 微孔把他們是指作為聰明火光 nanoflares 商業化的表單。

什麼將是您的第二次談話焦點在 Pittcon 2017年,作為有力 Immunomodulation 作用者的 ` 球狀核酸巨蟹星座療法的』 ?

系統網絡體系結構也表示為核酸治療學整個新的選件類的基本類型。 有藥物發展三條中央動脈:

  • 小的分子

福利是著名的,是的阿斯匹靈一個了不起的示例。

  • 公司生物

七名列前茅十種藥物根據公司生物; 這些是抗體,含蛋白質的結構。 他們有超出的很多好處和功能什麼範圍小的分子提供。

  • 核酸醫學

這裡脫氧核糖核酸或核糖核酸短的小片用於對待疾病和攻擊它在其基因根。

Antisense 藥物在細胞根據脫氧核糖核酸和用於吸收 mRNA 和終止我們關聯以疾病該核糖核酸的蛋白質的轉換和生產。 在 antisense 後的想法是您能調控人員的細胞和轉換一個不健康的細胞成一個健康細胞通過擊倒蛋白質的一種特定類型的生產。

然後通過不同的路來 siRNA 技術 - 一個相似的概念,也就是說您擊倒蛋白質的特定類型的生產,但是。 開發基因醫學想法確實是數字式醫學的類型的概念,而不是您每次请需要一種新的藥物您不尋找一個新的小的分子,您更改脫氧核糖核酸或核糖核酸順序使用根據對生物路的瞭解。

從一個概念性立場,這些是確實強大的技術。 他們導致了許多商業途徑的發展,但是有成效有限。 是這個的原因,正確地認識到數字式醫學您在作用需要多個事情。 一个是您必須能綜合脫氧核糖核酸和核糖核酸,并且二,您必須能瞭解路。

這兩個問題現在解決了; 我們會如何綜合脫氧核糖核酸和核糖核酸,并且由於人類染色體項目,我們也知道很多關於疾病路和攻擊路的不同的類型對待疾病。 或許,但是第三和多數重要需求,是這個能力有脫氧核糖核酸或核糖核酸要緊的站點。 并且那是多數嘗試未達到的地方。

這是球狀核酸是非常重要的地方。 系統網絡體系結構,有沒有自然等同,可能與自然系統配合完全地與他們派生的當地脫氧核糖核酸和核糖核酸不同。 除成熟紅血球之外,幾乎每個細胞輸入您的身體,認可 SNAs 和迅速地向內他們,不用對轉染作用者的需要。

這是特別有趣,因為,例如,放置正常脫氧核糖核酸或核糖核酸提取乳脂,并且把他們放在您的皮膚上不會做他們是成您的皮膚細胞; 但是與球狀核酸他們將迅速地採取他們。 因此此發現打開這個能力創建典型醫學,局部醫學,允許您對待很多疾病。

并且我們如此查看此功能根據開發新的治療方式為皮膚病。  與一個已知的基因基本類型的 200 個疾病。 一可能開始考慮創建眼睛、耳朵、肺、膀胱和冒號的治療學通過相似的途徑。

SNAs 根本屬性製造核酸與對待不可尋址各種各樣的健康狀況相關與常規核酸。 第一系統網絡體系構建在對待的牛皮癬人力試算。

SNAs 如何能用於癌症疫苗?

我們研究的另一種應用是使用結構作為免疫系統的有力管理者。 SNAs 將輸入免疫細胞,樹狀細胞,并且,如果這個順序是正確的,他們將激活原則上像通行費的感受器官,因此您能採取動物,否则患者和選擇性地激活他們的免疫系統。

例如,這允許疫苗的新的表單的創建其中您能培訓人員的身體與癌症戰鬥的一種特定類型。 這是發生了什麼現在,我們有藥物候選人全部的系列根據此途徑,并且我聯繫主要關於前列腺癌在 Pittcon。

原則上像這樣的疫苗能被開發對待癌症的許多不同的類型,包括這個腦子、膀胱、冒號和黑瘤的癌症。

發展什麼階段當前系統網絡體系癌症疫苗在,并且什麼障礙仍然需要解決?

癌症疫苗工作將今年進入人力臨床試驗。 技術在動物中廣泛地被審查了并且被證明是安全的,例如,在靈長目。

人力試算是非常重要的。 癌症疫苗,您調整人員的免疫系統,并且有創建自動免疫的回應的風險。

什麼是在您的研究的以下步驟?

對於我,是所有關於瞭解什麼使這些結構很特殊和繼續知道我們如何可以建立球狀核酸的不同的表單,并且使用唯一屬性他們解決在醫學的重大問題和其他研究領域。

我們是否是否是當前知道球狀核酸為什麼向內或必要的進一步研究充分地瞭解此?

在,我們相信時他們由什麼認可稱淨化劑感受器官; 這些是結構公用對許多細胞類型,并且他們用於移動貨物進出細胞。

他們比線性核酸也顯示緊密地識別和束縛到球狀核酸,并且我們偶然地那麼有效有,一部分,發現和設計由自然生物機械認可的結構,導致他們的內在化到細胞的淨化劑感受器官。

有測試此不同的細胞類型的幾份文件,并且所有我們的研究至今與該結論是一致的。

盼望 Pittcon 的您是什麼 2017年?

它是誠實地對分析化學、新的手段或者新的技術感興趣的任何人的一個確實扣人心弦的培訓地點與該手段相關,然後我特別地享受邊境談話。 當然,但是,我也享用商展大廳和看到在顯示的所有新技術。

什麼 Pittcon 可能為您執行從在 Vimeo 的 AZoNetwork

閱讀程序在哪裡能找到更多信息?

  1. 刀匠, J.I.; Auyeung, E.; Mirkin, C.A. 「球狀核酸」, J. Am。 Chem。 Soc.2012年134, 1376-1391, doi : 10.1021/ja209351u.
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關於乍得 Mirkin 博士乍得 A. Mirkin

乍得 A. Mirkin 博士是國際學院的院長納米技術和化學的喬治 B. Rathmann 教授,化工和生物工程、生物醫學工程、材料學 & 工程和醫學在西北大學。

他是一位化學家和一位舉世聞名的 nanoscience 專家,為他的球狀核酸發現和發展知道 (SNAs)和基於系統網絡體系的 biodetection 和治療模式、垂度筆 Nanolithography (DPN) 和涉及的懸臂式自由的 nanopatterning 的方法、在電匯石版印刷 (OWL)和同軸石版印刷 (採煤) 和攤繳對超分子的化學和納米顆粒綜合。

他是 670 個原稿的作者和 1,000 個專利申請全世界 (被發行的 290),并且他是多個公司的創建者,包括 Nanosphere、 AuraSense 和 Exicure,在生命科學和生物醫學裡把納米技術應用商業化。

Mirkin 認可了與 100 國家和國際證書,包括 2016年丹大衛獎和就職 Sackler 獎在匯合研究。 他是顧問的總統的 Council 的將選擇的非常少量科學家成員科學 & 技術的 (奧巴馬政府) 和之一對所有三所美國國民學院。 他也是美國學院藝術和科學和發明者的國家學院的研究員,除了別的以外。

Mirkin 在 20 個學術性雜誌社論顧問委員會服務,包括 JACSAngew。 Chem。副詞。 Mater。; 當前,他是 JACS 的副編輯 他是這個的日記帳的建立的編輯,并且他共同編輯了多個暢銷的書。

Mirkin 有從迪金遜 College 的一個 B.S. 程度 (1986年,選擇到發埃 Beta Kappa) 和從 Penn 的一個 Ph.D 程度。 狀態大學 (1989)。 在 1991年他是 NSF 博士後在 MIT 在成為之前教授在西北大學。