이 작은 센서는 암을 조기에 감지 할 수 있습니다.
새로운 연구는 나노 센서를 사용하여 암을 신호 할 수있는 단백질 간 상호 작용을 감지합니다. 이 발견은 훨씬 일찍 림프 구성 백혈병을 확인하는 데 특히 유용 할 수 있습니다.
암은 미국과 전세계에서 주요 사망 원인 중 하나입니다. 국립 암 연구소에 따르면 2012 년에 전 세계적으로 800 만 명 이상의 암 관련 사망자가 발생했으며, 2018 년에는 미국에서 60 만 명 이상의 사람들이이 질병으로 사망 할 수 있습니다.
생명을 위협하는이 질병을 조기에 발견하는 것이 중요하며 의학 과학자들은 가능한 한 빨리 암을 진단하는 새롭고 효과적인 방법을 고안하기 위해 열심히 노력하고 있습니다.
이제 새로운 연구에서는 작은 센서를 사용하여 암을 나타낼 수있는 미세한 분자 변화를 감지합니다.
뉴욕 시러큐스 대학교 예술 과학 대학 물리학 교수 인 Liviu Movileanu와 Syracuse 물리학 박사 연구원 인 Avinash Kumar Thakur는 저널에 실린 논문에서 이러한 나노 센서의 역할을 자세히 설명합니다. 자연 생명 공학.
Movileanu 교수가 설명했듯이 나노 센서는 골수에서 시작하여 혈액으로 퍼지는 암의 한 형태 인 림프 구성 백혈병을 감지하는 데 특히 도움이 될 수 있습니다.
미국에서는 2018 년에 약 21,000 건의 새로운 림프 구성 백혈병 사례가 발생할 가능성이 있으며 그 결과 4,500 명 이상이 사망 할 수 있습니다.
나노 센서의 작동 원리
Movileanu 교수의 실험실에서 시작된 나노 센서는 소위 단백질 간 상호 작용 (PPI), 즉 세포 발달에 필수적인 프로세스를 감지 할 수 있습니다.
소위 상호 작용 체는 "생체에서 발생할 수있는 단백질 상호 작용의 완전한지도"를 의미합니다. Interactomics (또는 최첨단 기술 및 계산 기술을 사용하여 상호 작용 체를 매핑)는 이러한 상호 작용의 결과를 연구하는 생물 물리학의 번성하는 하위 분야입니다.
PPI는 세포 유형, 발달 단계 및 환경 조건과 같은 다양한 요인에 따라 달라집니다. 일부 PPI는 안정적이지만 다른 PPI는 일시적입니다.
예를 들어, 유전자 발현을 활성화하는 데 필요한 상호 작용이나 세포 신호 전달 및 암세포 발달에 영향을 미치는 상호 작용은 일시적이며, 이는 약 1 밀리 초 만 지속된다는 것을 의미합니다.
이러한 PPI의 일시적인 특성으로 인해 현재 사용 가능한 방법으로 탐지하기가 어렵습니다.
그러나 Movileanu 교수의 연구실에서 나온 나노 센서는 전류가 통과하는 세포막에 작은 구멍을 만들어이 장애물을 우회합니다.
단백질이 이러한 작은 구멍이나 나노 포어를 통과하면 전류의 강도가 변경됩니다. 이러한 변화는 각 단백질의 정체성과 특성을 보여줍니다.
"단일 단백질 샘플에서 수집 한 데이터는 방대합니다."라고 박사 학위를 취득한 Movileanu 교수는 말합니다. 루마니아 부쿠레슈티 대학에서 실험 물리학을 전공했으며 현재 Syracuse 물리학과의 생물 물리학 및 생체 재료 연구 그룹의 일원입니다.
“우리의 나노 구조는 우리가 민감하고, 구체적이고, 정량적 인 방식으로 생화학 적 사건을 관찰 할 수있게합니다.”라고 연구원은 계속합니다. "그 후에 우리는 단일 단백질 샘플에 대해 확실한 평가를 할 수 있습니다."
“인간 게놈에 대한 자세한 지식은 다른 단백질과의 짧은 물리적 연관성에 관여하는 많은 기능성 단백질을 식별하는 새로운 영역을 열었습니다.”라고 연구원은 계속합니다.
“이러한 PPI의 강도가 크게 흔들리면 질병 상태가 발생합니다. 이러한 상호 작용의 일시적인 특성 때문에이를 평가하려면 새로운 방법이 필요합니다.”
물리학자는 또한 자신의 나노 센서의 미세 조정 된 감지 메커니즘이 어떻게 암과 싸우는 데 도움이 될 수 있는지 설명합니다.
“세포의 개별 부분이 어떻게 기능하는지 안다면 세포가 정상 기능에서 종양과 같은 상태로 이탈하는 이유를 파악할 수 있습니다. […] 우리의 작은 센서는 바이오 마커 스크리닝, 단백질 프로파일 링 및 단백질의 규모 연구 [단백체 학으로 알려짐].”
Liviu Movileanu 교수
Movileanu 교수는 그의 나노 센서가 혈액 세포가 정상적으로 성숙하지 않고 죽지 않는 상태 인 림프 구성 백혈병을 감지하는 데 특히 유용 할 것이지만 "골수에 축적되어 정상적이고 건강한 세포를 밀어내는"상태가되기를 희망합니다.
