雪城大學藝術(shù)與科學學院的一位物理學家希望通過一種新型納米材料來改進癌癥檢測。物理學教授Liviu Movileanu發(fā)明了一種微型傳感器，可以檢測、表征和分析血清中的蛋白質(zhì)相互作用(ppi)。

PPIs提供的信息可能對生物醫(yī)學行業(yè)大有裨益，因為研究人員正試圖消除導致癌細胞生長和擴散的蛋白質(zhì)。Movileanu的發(fā)現(xiàn)是《自然生物技術(shù)》(Nature Biotechnology)上一篇論文的主題，論文作者之一是博士生阿維納什庫馬爾塔庫爾(Avinash Kumar Thakur)。Movileanu說：對人類基因組的詳細了解為識別與其他蛋白質(zhì)短暫物理關(guān)聯(lián)的許多功能性蛋白質(zhì)開辟了一個新領(lǐng)域。這些質(zhì)子泵抑制劑強度的主要擾動會導致疾病，由于這些相互作用的暫時性，需要新的方法來評估它們。

博科園-科學科普：進入Movileanu的實驗室，它設(shè)計、創(chuàng)建和優(yōu)化了一種稱為納米生物傳感器的獨特的生物物理工具。這些高度敏感的、基于孔的工具在單分子水平上檢測機械過程，如pi。盡管質(zhì)子泵抑制劑在人體各處都有發(fā)生，但現(xiàn)有的檢測方法很難檢測到它們(即質(zhì)子泵抑制劑)。在美國PPIs影響細胞信號和癌癥的發(fā)展)持續(xù)約一毫秒。Movileanu的反應(yīng)是在細胞膜上制造一個孔——一個被稱為納米孔的孔洞——通過這個孔洞他可以發(fā)射電流。當?shù)鞍踪|(zhì)靠近納米孔或通過納米孔時，電流的強度會發(fā)生變化。這些變化使他能夠確定每種蛋白質(zhì)的特性，并最終確定其特性。這個概念并不新鮮——它在20世紀80年代首次提出——但直到最近科學家才開始大規(guī)模制造和表征納米生物傳感器，以檢測DNA、糖、爆炸物、毒素和其他納米材料。

Movileanu希望他的實時技術(shù)能在癌癥擴散之前檢測到它們，他特別感興趣的一種癌癥是淋巴細胞白血病(lymphocytic leukemia)，這是一種常見的侵襲性疾病，開始于骨髓，然后擴散到血液中。因為白血病細胞不成熟，不能正常死亡，所以它們經(jīng)常失去控制。Movileanu解釋說：白血病細胞在骨髓中堆積，排擠正常健康的細胞。其他癌癥通常起源于乳房、結(jié)腸或肺部(然后擴散到骨髓)，而淋巴細胞白血病則起源于淋巴結(jié)，因此得名。今年夏天，他又從國家自然科學研究所獲得了一筆為期四年的撥款——這是他迄今為止第三筆100萬美元的撥款——用于制造納米生物傳感器。這個項目涉及紐約州立大學北部醫(yī)科大學的同事，由Michael Cosgrove G'93, G'98領(lǐng)導，他是生物化學和分子生物學副教授。

Movileanu的項目是一個新興領(lǐng)域interactomics的一部分，該領(lǐng)域使用實驗和計算技術(shù)研究蛋白質(zhì)之間的相互作用以及這些相互作用的后果。物理系生物物理學和生物材料研究組成員Movileanu說：從單個蛋白質(zhì)樣本中收集到的數(shù)據(jù)是巨大的，納米結(jié)構(gòu)使我們能夠以敏感、具體和定量的方式觀察生化事件，之后可以對單個蛋白質(zhì)樣本做出可靠的評估。未來Movileanu希望在更復雜的生物樣本中研究前列腺素，比如細胞裂解液(含有“破碎”細胞的液體)和組織活檢。在羅馬尼亞布加勒斯特大學獲得實驗物理學博士學位的Movileanu說：如果我們知道細胞的各個部分是如何運作的，就能搞清楚為什么細胞會從正常功能向腫瘤樣狀態(tài)轉(zhuǎn)變，微型傳感器可能在生物標志物篩選、蛋白質(zhì)分析和蛋白質(zhì)(被稱為蛋白質(zhì)組學)的大規(guī)模研究方面做出重大貢獻。

博科園-科學科普｜研究/來自：錫拉丘茲大學

參考期刊文獻:《Nature Biotechnology》

DOI: 10.1038/nbt.4316

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