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La nuova tecnologia diagnostica precisamente l'anemia drepanocitica in un minuto

I ricercatori all'università di colorado Boulder ed all'università di città universitaria medica di colorado Anschutz hanno sviluppato un nuovo modo diagnosticare le malattie del sangue come l'anemia drepanocitica con la sensibilità e la precisione ed in soltanto un minuto. La loro tecnologia è più piccola di un quarto e richiede soltanto una piccola gocciolina di sangue di valutare le interazioni, la disfunzione o le mutazioni della proteina.

Il gruppo ha pubblicato il suo risultati 15 ottobre nel giornale piccolo.

“In Africa, l'anemia drepanocitica è la causa della morte in 5% dei bambini nell'ambito di 5 anni in mancanza di diagnosi precoce,„ ha detto Angelo D'Alessandro, un co-author dello studio ed il professore associato nei dipartimenti della biochimica e la genetica molecolare e la medicina, divisione dell'ematologia a CU Anschutz. “Questa malattia genetica comune e pericolosa è più prevalente nelle regioni difficili del mondo in cui la selezione e la diagnosi neonate sono rare.„

L'anemia drepanocitica pregiudica l'emoglobina, la molecola in globuli rossi che consegna l'ossigeno alle celle in tutto l'organismo. In alcune aree del mondo in cui la malaria è endemica, le varianti di emoglobina si sono evolute che possono indurre i globuli rossi a presupporre una mezzaluna, o falce, forma.

Quasi tutte le attività di vita comprendono le proteine. Abbiamo pensato se potessimo misurare il cambiamento della stabilità termica della proteina, noi potremmo diagnosticare queste malattie che pregiudicano la stabilità della proteina.„

Xiaoyun Ding, co-author di studio, assistente universitario nel Paul M. Rady Department di ingegneria meccanica al CU Boulder

Le proteine hanno una solubilità specifica ad una temperatura specifica. Quando uno salda ad un altro, o quando la proteina è mutata, la solubilità cambia. Misurando la solubilità alle temperature differenti, i ricercatori possono dire se la proteina sta subendo una mutazione.

Prima degli sviluppi recenti, co-author Michael Stowell di studio, un professore associato nel dipartimento di molecolare, di cellulare e la biologia dello sviluppo (MCDB) a CU Boulder ed i suoi colleghi ha usato le analisi termiche dello spostamento (TSAs) per valutare la stabilità della proteina nelle circostanze varianti. Tali prove hanno richiesto circa un giorno all'esecuzione. Ora, con la nuova tecnologia, un'analisi termica dello spostamento di Acousto (ATSA), possono fare lo stessi ma più velocemente e con la maggior sensibilità.

Il ATSA utilizza le onde sonore di alto-ampiezza, o l'ultrasuono, per riscaldare un campione della proteina. Lo strumento poi misura continuamente i dati, registrando quanto della proteina si è dissolto ad ogni frazione di cambiamento nei gradi centigradi.

“Il nostro metodo è sette - 34 volte più sensibile,„ ha detto Ding. “Il ATSA può distinguere la proteina della cellula falciforme da proteina normale, mentre il metodo tradizionale di TSA non può.„

Un altro vantaggio del ATSA è riduzione di costo in termini di manodopera e strumentazione dell'essere umano.

“I metodi tradizionali per il delineamento termico richiedono la strumentazione specializzata quali i calorimetri, i commputer di reazione a catena della polimerasi ed i lettori della lastra grossa che richiedono almeno una certa capacità tecnica di funzionare,„ hanno detto la palla di Kerri, un co-author di nuovo studio e un ricercatore che lavora con Stowell a CU Boulder. “Questi strumenti non sono egualmente molto portatili, richiedendo i campioni di essere trasportato agli strumenti per l'analisi.„

La palla ha detto che il ATSA richiede soltanto un'alimentazione, un microscopio e una macchina fotografica semplici quanto quella sul vostro Smart Phone. Poiché la proteina è concentrata, non c'è egualmente necessità di applicare una tintura fluorescente come a volte è richiesto per evidenziare i cambiamenti della proteina in un TSA tradizionale.

Source:
Journal reference:

Ding, Y., et al. (2020) Protein Thermodynamic Stability: On‐Chip Acousto Thermal Shift Assay for Rapid and Sensitive Assessment of Protein Thermodynamic Stability (Small 41/2020). Small. doi.org/10.1002/smll.202070224.