WikiDer > Cell CANARY

Cell CANARY

Cell CANARY (Клеточный анализ и уведомление о рисках и урожайности антигенов) - это новейшая технология, в которой используются генно-инженерные В-клетки идентифицировать патогены.[1] Существующие технологии обнаружения патогенов включают Интегрированная система биологического обнаружения и Совместный детектор химических агентов.[2]

История

В 2007 году Бенджамин Шапиро, Памела Эбшир, Элизабет Смела и Денис Виртц получили патент под названием «Клеточные канарейки для биохимического обнаружения патогенов. Они успешно манипулировали датчиками, чтобы они были чувствительны к определенным опасностям, таким как взрывчатые материалы или биологические патогены. Что отличает CANARY от других методов, так это то, что система работает быстрее и имеет меньшее количество ложных показаний.[3]Существующие методы обнаружения патогенов требовали, чтобы образец был упакован и отправлен в лабораторию, где такие методы, как масс-спектрометрии и Полимеразной цепной реакции в конечном итоге предоставил план нуклеотидные последовательности присутствует в образце. Затем патоген определялся на основе имеющейся базы данных нуклеотидов патогенов. Это часто приводило к большому количеству ложноположительных и ложноотрицательных результатов из-за неспецифического характера связывания нуклеотидов. Эти методы также требовали времени, что невозможно в неизбежных ситуациях.[4]

Метод

Cell CANARY - один из новейших, самых быстрых и жизнеспособных подходов к обнаружению патогенов в образце.[5] Он способен обнаруживать патогены в различных средах, как в жидкости, так и в воздухе, в той концентрации, которая меньше той, что требовалась более старыми методами для получения жизнеспособного сигнала. CANARY использует B-клетки, форму белых кровяных телец, которые составляют основу естественной защиты человека.[6] Массив этих b-клеток прикреплен к чипу. Гены, вырабатывающие антитела, естественным образом присутствуют в этих В-клетках, что позволяет антителам покрывать внешнюю поверхность клеток. Гены, кодирующие антитела, затем активируются в этих клетках, что позволяет увеличить выработку антител и, следовательно, покрыть антителами большую часть поверхности клетки.[7]

Этот инженерный принцип позволяет клеткам обнаруживать более низкие концентрации антигена. Антигены затем могут связываться с антителами, что приводит к нескольким естественным В-клеточным реакциям. На заключительном этапе этих реакций ионы Ca2 + высвобождаются, и в присутствии экуорин, фотоны испускаются. Aequorin - это фотобелок которые можно извлечь из морских организмов, таких как люминесцентные рыбы.[8] Затем испускаемые фотоны могут быть считаны микросхемой, к которой прикреплен массив модифицированных В-клеток, что в конечном итоге обеспечивает считывание присутствующих патогенов.

Полная длина
Шаг 1: В-клетки подвергаются воздействию антигенов. Шаг 2: антигены присоединяются с помощью антител. Шаг 3: тирозинкиназа приводит к IP3 и DAG, высвобождается Ca2 +. Шаг 4: канал Ca2 + открывается, и экворин излучает фотоны. Шаг 5, фотоны обнаруживаются.

После воздействия каждого отдельного патогена проявляется уникальный набор ответов.[9] Следовательно, клетки будут по-разному реагировать на внесение определенного патогена, конкретная природа, при которой «канареечные» клетки реагируют на патоген, указывает на уникальную идентичность введенного патогена. Чем больше ответов клетки на патоген будет измерено, тем точнее можно будет идентифицировать патоген. Наконец, после определения присутствия и идентификации возбудителя все инфицированные люди могут получить эффективное лечение.[10]

Заявление

Некоторые аспекты этого сложного процесса все еще нуждаются в улучшении. Некоторые из проблем включают в себя «создание схем, которые могут взаимодействовать с ячейками и передавать предупреждения об их состоянии», разработку технологии для управления положением ячеек на чипе, поддержание жизнеспособности ячеек на чипе и создание среды обитания, которая поддерживает клетки, но защищает чувствительные части датчика.[11]Последствия более быстрой технологии обнаружения патогенов широко распространены. Пациент сможет посетить врача, сдать образец крови или мочи и сдать анализ в течение нескольких минут.[12] Пациенту и врачу больше не придется ждать результатов лабораторных исследований, чтобы определить наличие инородных тел. Военные смогут протестировать пробы воздуха и воды для обнаружения угроз непосредственно перед отправкой. В высокопрофильных и даже обычных офисных зданиях эти датчики могут быть установлены в каждом коридоре для упреждающего поиска патогенов, переносимых по воздуху, что оставляет достаточно времени для эвакуации.[13] Это восходит к идее «канарейки в угольной шахте», где В-клетки действуют как канарейки, чтобы заранее уловить опасность.[14]

Рекомендации

  1. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  2. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  3. ^ Новые сенсоры на основе клеток вынюхивают опасность, как ищейки. Science Daily [Интернет]. 6 мая 2008 г. [цитируется 5 декабря 2011 г.].
  4. ^ П. Белградер, М. Окузуми, Ф. Пурахмади, Д.А. Боркхолдер и М.А. Нортруп, «Микрожидкостный картридж для подготовки спор для анализа ПЦР», Biosens. Биоэлектрон., Т. 14, №№ 10–11, 2000, с. 849–852.
  5. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  6. ^ T.H. Райдер, М. Петровик, Ф.Э. Нарги и др., «Датчик на основе B-клеток для быстрой идентификации патогенов», Science, vol. 301, 11 июля 2003 г., стр. 213–215.
  7. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  8. ^ М.Дж. Кормье, Д.К. Прашер, М. Лонгиару и Р.О. Макканн, "Энзимология и молекулярная биология Ca2 + -активированного фотопротеина, Aequorin", Photochem. Photobiol., Т. 49, нет. 4, 1989, стр. 509–512.
  9. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  10. ^ Шапиро Бенджамин, Абшир Памела, Смела Элизабет, Вирц Денис, изобретатели. Клетки канарейки для биохимического обнаружения патогенов. Патент США US 20070212681. 2007 13 сентября.
  11. ^ Шапиро Бенджамин, Абшир Памела, Смела Элизабет, Вирц Денис, изобретатели. Клетки канарейки для биохимического обнаружения патогенов. Патент США US 20070212681. 2007 13 сентября.
  12. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  13. ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швёбель, Марк К. Хеннесси, Тодд Х. Райдер и Марк А. Холлис. «Быстрые датчики для идентификации биологических агентов». http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf В архиве 2012-05-05 в Wayback Machine. Интернет. 6 мая 2012 г.
  14. ^ Новые сенсоры на основе клеток вынюхивают опасность, как ищейки. Science Daily [Интернет]. 6 мая 2008 г. [цитируется 5 декабря 2011 г.]. Доступна с: https://www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080506151137.htm

внешняя ссылка