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Nat Biotechnol:重磅!科学家开发出新型微型传感器 或有望加速癌症的诊断

来源:本站原创 2018-12-13 23:01

2018年12月14日 讯 /生物谷BIOON/ --近日,一项刊登在国际杂志Nature Biotechnology上的研究报告中,来自美国雪城大学的科学家们通过研究开发了一种新型的纳米材料来改善癌症的检测。文章中,研究人员通过研究开发了一种微型传感器,其能够特异性地分析血清中蛋白质-蛋白质之间的相互作用(PPIs),而PPIs所提供的信息或许对于生物医学研究而言是一大福音,因为目前很多研究人员正在试图使促进癌细胞生长和扩散的蛋白质失去功能。

图片来源:CC0 Public Domain

研究者Liviu Movileanu教授表示,详细解读人类基因组的相关信息或能为研究人员提供新的思路来鉴别更多功能性的蛋白质,而PPIs强度的主要干扰就会导致机体疾病的发生,由于这些相互作用具有暂时性,因此研究人员就需要新方法来对其进行评估。这项研究中,研究人员通过研究设计、开发并且优化了一类特殊的生物物理学工具,即纳米传感器,其是一种高度敏感性、基于孔隙的工具,能够在单分子水平下对机体中的机械过程进行检测,比如PPIs。

尽管PPIs在人类机体中随处都会发生,但利用当前的工具仍然很难对其进行检测,因为该过程仅会持续大约1毫秒,而PPIs会影响细胞的信号和癌症的发生。为此,研究人员在细胞膜上开了一个孔(相当于纳米孔的孔径),并通过这个孔来发射电流,当蛋白质贴近或穿过纳米孔时,电流的强度就会发生改变,这种改变就能帮助确定每一种蛋白质的特性及其最终的身份。

这一概念早在20世纪80年代都有了,但直到最近科学家们才开始大规模制造这类纳米生物传感器,用以检测DNA、糖类、爆炸物、毒素及其它纳米规格的材料。研究人员希望这种实时技术能帮助在癌症扩散前就实现对癌症的早期诊断;让研究人员非常感兴趣的一种癌症就是淋巴细胞白血病,这是一种非常常见的恶性疾病,其始于骨髓,而且癌细胞会扩散到血液中,由于白血病细胞并不会成熟以及死亡,因此其会经常处于失控状态。

研究者Movileanu解释道,白血病细胞会在骨髓中堆积,排挤正常健康的细胞,并不像其它癌症,比如乳腺癌、结肠癌或肺癌,这些癌症会扩散到骨髓中,而淋巴细胞白血病则起源于淋巴结中(因此而得名)。研究者Movileanu的这项研究计划是一项名为相互作用物组学(interactomics)的研究计划的一部分,相互作用物组学利用实验和计算技术研究蛋白质之间的相互作用以及相互作用所带来的后果。

研究者表示,从单一蛋白质样本中收集的数据是非常巨大的,他们所开发的纳米结构能帮助他们以一种敏感、特殊和定量的方式来观察生化事件,随后就能对单一蛋白质样本进行可靠的评估;下一步研究人员想通过在更为复杂的生物样本中对PPIs进行研究,比如细胞裂解物和活组织样本等。

最后研究者Movileanu说道,如果我们能知道细胞功能的单一部分是如何发挥作用的,我们就能够阐明为何细胞会从正常状态向肿瘤样状态转变;本文中研究者所开发的微型传感器或许就有很大的用途,包括生物标志物筛查、蛋白质分析以及蛋白质互作的分析等。(生物谷Bioon.com)

原始出处:

Avinash Kumar Thakur & Liviu Movileanu, Real-time measurement of protein–protein interactions at single-molecule resolution using a biological nanopore, Nature Biotechnology,(2018) DOI:10.1038/nbt.4316

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