Исследователи разработали мембраны клетки человека на чип, что позволяет вести непрерывный контроль как лекарства и инфекционные агенты взаимодействуют с нашими клетками, и в ближайшее время может быть использован для тестирования потенциальных кандидатов в лекарства для COVID-19.
Исследователи из Кембриджского университета, Корнельского университета и Стэнфордского университета, утверждают, что их устройство может имитировать любой тип клетки — бактерии, человека или даже жесткая клеток стенок растений. Их исследование недавно поворачиваем как COVID-19 атакует человеческих клеточных мембран и, главное, как он может быть заблокирован.
Эти устройства были созданы на микросхемах при сохранении ориентации и функции клеточной мембраны и успешно используются для отслеживания активности ионных каналов, класс белок в клетки человека, которые больше, чем 60% от утвержденных лекарственных средств. Результаты исследования опубликованы в двух последних работах в Ленгмюровских и САУ нано.
Клеточные мембраны играют ключевую роль в биологическом сигнализации, контролирующей все-от боли до заражения вирусом, действуя как привратник между клеткой и внешним миром. Команда задалась целью создать сенсор, который сохраняет все важные аспекты клеточной мембраны — структура, текучесть, и контроль за перемещения ионов — без трудоемких шагов, необходимых, чтобы держать клетки живым.
В устройстве используется электронный чип, чтобы измерить изменения в вышележащих мембраны извлекают из ячейки, что позволяет ученым спокойно и легко понять, как клетка взаимодействует с внешним миром.
Устройство интегрирует клеточных мембран проводящих электродов полимера и транзисторы. Для создания внутрикристальной мембран, Корнельского команда впервые оптимизировали процесс производства оболочек от живой клетки, а затем, работая с Кембриджской команды, выманил их на полимерных электродов таким образом, что сохраняются все их функции. Гидратированный проводящие полимеры обеспечивают более «естественные» окружающая среда для клеточных мембран и обеспечивает надежный контроль функции мембраны.
Команда из Стэнфорда оптимизированные полимерные электроды для мониторинга изменений в мембранах. Устройство больше не полагается на живых клетках, что часто технически сложно оставить в живых и требуют особого внимания, и измерений может продолжаться в течение длительного периода времени.
«Потому что мембраны производятся из клеток человека, это как биопсия, что клетки на поверхности-у нас есть все материалы, которые будут присутствовать в том числе белков и липидов, но ни одна из проблем, используя живые клетки,» сказал д-р Сьюзан Дэниэл, доцент кафедры химической и биомолекулярной инженерии в Корнельском университете и старший автор бумаги Ленгмюра.
«Этот тип скрининга обычно выполняется в фармацевтической промышленности с живых клеток, но наше устройство обеспечивает более простую альтернативу», — сказал д-р Róisín Оуэнс из Департамента Кембриджа химической инженерии и биотехнологии, и старший автор бумаги САУ нано. «Этот метод совместим с высокопроизводительного скрининга и уменьшить количество ложных срабатываний, что делает его в производство НИОКР.»
«Устройство может быть как размером с человеческую клетку и легко сфабриковать в массивах, что позволяет выполнять несколько измерений в то же время,» сказал д-р Анна-Мария Паппа, также из Кембриджа и суставов первого автора на обеих работах.
На сегодняшний день, цель исследования, при поддержке финансирования из США оборонных исследовательских проектов агентства (DARPA), чтобы продемонстрировать, как вирусы, такие как грипп взаимодействовать с клетками. Сейчас, в DARPA уже выделено дополнительное финансирование для проверки эффективности устройства при отборе потенциальных кандидатов в лекарства для COVID-19 в безопасном и эффективный способ.
Учитывая значительный риск для исследователей, работающих на торс-ков-2, вирус, который вызывает COVID-19, ученых по проекту будет сосредоточена на создании вирусной мембраны и сливаются с чипсами. Вирус мембраны идентичны торс-ков-2 мембраны, но не содержат вирусных нуклеиновых кислот. Таким образом новых лекарственных препаратов или антитела для нейтрализации вируса шипы, которые используются для усиления проникновения в клетки хозяина, могут быть определены. Эта работа, как ожидается, начнется с 1 августа.
«С помощью этого устройства, мы не подвержены рискованным рабочих сред для борьбы с SARS-коронавирус-2. Устройство позволит ускорить отбор кандидатов наркотиков и дать ответы на вопросы о том, как этот вирус работает,» сказал д-р Хань-Юань Лю, исследователь Корнелльского и суставов первого автора на обеих работах.
Будущая работа будет сосредоточена на расширение производства приборов в Стэнфорде и автоматизации интеграции мембран с фишек, использование струйной специалистов из Стэнфордского ПИ Хуан Сантьяго, который присоединится к команде в августе.
«Этот проект объединил идеи и концепции из лабораторий в Великобритании, Калифорнии и Нью-Йорке, и показал устройство, которое работает стабильно на всех трех сайтах. Это отличный пример силы интеграции биологии и материаловедения в решении глобальных проблем», — сказал Стэнфорд вести ПИ профессор Альберто Salleo.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!