211service.com
Lepší obrázky proteinů
Výzkumníci z MIT výrazně zvýšili citlivost spektroskopie nukleární magnetické rezonance (NMR), analytické techniky, která může poskytnout podrobné obrázky struktur komplexních molekul, jako jsou proteiny. Vylepšené NMR by mohlo pomoci farmaceutickým společnostem rychle prověřit knihovny potenciálních terapií. Může být také použit jeden den k testování pacientů na přítomnost abnormálních proteinů, jako jsou ty, které se hromadí v mozku v důsledku Alzheimerovy a Huntingtonovy choroby.
Proteinová sonda: Tato NMR sonda, která je menší než kreditní karta, výrazně zvyšuje citlivost analytické techniky. Sonda používá levný, jednoduchý kus mědi podobný anténě mobilního telefonu.
Až dosud bylo použití NMR omezené, protože tato technika je nákladná a časově náročná a vyžaduje, aby výzkumníci shromáždili relativně velké vzorky molekuly, kterou by chtěli studovat. Metoda MIT, která se opírá o nový druh magnetické sondy, by mohla zkrátit čas potřebný k provedení těchto testů o faktor 100, odhaduje Arnold Schwartz, bývalý ředitel výzkumu a vývoje Varianta , výrobce přístrojů NMR se sídlem v Palo Alto, CA. Toto je velmi nový přístup ve srovnání s přístupem za posledních 30 let, říká Schwartz.
NMR spektroskopie poskytuje výzkumníkům informace o chemickém složení a trojrozměrné struktuře molekul. NMR vám umožňuje provádět měření mezi atomy a zjistit strukturu molekuly, říká Yael Maguire , který vyvinul novou NMR sondu pro svou diplomovou práci v MIT's Media Lab a představil práci tento týden na evropském sympoziu Proteinová společnost ve švýcarském Curychu.
Nástroj pro stanovení chemické struktury proteinů má velký potenciální klinický význam, říká Shuguang Zhang , zástupce ředitele Centra biomedicínského inženýrství MIT. Například aktivita proteinových léků závisí na tvarech proteinů. A hromadění zdeformovaných proteinů v mozku je považováno za kořen neurodegenerativních onemocnění, jako je Alzheimerova choroba. Rentgenová krystalografie může poskytnout strukturní informace podobné těm, které poskytuje NMR spektrometrie, ale může to trvat roky úsilí, aby protein krystalizoval, říká Maguire, a ne všechny proteiny krystalizují.
Protože radiofrekvenční signály, na které NMR spektroskopie spoléhá, jsou velmi slabé, jsou k provádění experimentů potřeba velké vzorky. Nástroje také vyžadují velké, silné magnety, které přispívají k jejich velikosti a nákladům. Biochemici tak měli omezený přístup ke strojům. Maguire a jeho spolupracovníci, mezi které patří Zhang a Neil Gershenfeld z Centra pro bity a atomy MIT chtějí zpřístupnit NMR v širším měřítku. Sníme o tom, že z něj uděláme stolní stroj v každé laboratoři a nemocnici, říká Maguire.
Tradiční NMR používá cívky k detekci radiofrekvenčních signálů produkovaných některými atomy, včetně vodíku a uhlíku, když jsou vystaveny magnetickému poli. Ale složitý tvar cívek ztěžuje jejich další miniaturizaci. Naproti tomu výzkumníci z MIT vyrobili vysoce citlivou NMR sondu z plochého proužku mědi podobného anténám v laptopech a mobilních telefonech. Je to jednoduché na výrobu, říká Maguire. Tytéž společnosti, které vyrábějí antény, je mohou vyrábět. Rychlý řez laserem vytvoří malý otvor, ze kterého může proudit magnetické pole.
Vědci z MIT dosud používali sondu k potvrzení známých struktur. Při testech na proteinu zvaném ribonukleáza byli schopni použít 3000krát méně sloučeniny, než je normálně potřeba k provedení NMR spektroskopie; při testech na sacharóze spotřebovali 10 000krát méně.
Zhang očekává, že citlivější systém NMR přijmou nejprve strukturální biologové a poté lékařská komunita. Jak si stále více lidí v jiných oborech, včetně lékařské vědy a klinik, stále více uvědomuje sílu a citlivost NMR pro diagnostiku proteinových konformačních onemocnění, budou ji nevyhnutelně používat, říká.
Maguire nyní doufá, že do spektrometrů integruje menší magnety, aby se skutečně vešly na stolní desky. Doufá také, že integruje více NMR sond s mikrofluidními čipy pro budoucí klinické testy, které hledají více biomarkerů (jako jsou špatně složené proteiny) v pacientově krvi nebo míšní tekutině.