Dolar 9,3088
Euro 10,8387
Altın 529,59
BİST 1.430
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 17 °C
Çok Bulutlu

Araştırmacılar, Hücrelerin Bilgisayarlarla Konuşmasını Sağlayan “Nanopore-Tal” Teknolojisini Geliştirdi

29.08.2021
30
Araştırmacılar, Hücrelerin Bilgisayarlarla Konuşmasını Sağlayan “Nanopore-Tal” Teknolojisini Geliştirdi

Washington Üniversitesi ve Microsoft araştırmacıları, ticari olarak satılan bir nanogözenek algılama cihazı tarafından doğrudan okunabilen yeni bir raportör protein sınıfı tanıttılar. Burada, UW doktora öğrencisi Nicolas Cardozo, UW araştırma görevlisi Jeff Nivala’nın baktığı gibi taşınabilir bir Minion cihazına NanoporeTER içeren bir solüsyonu pipetliyor. Kredi: Dennis Wise/Washington Üniversitesi

Genetik olarak kodlanmış haberci proteinler, bilim adamlarının gen ekspresyonunu izlemelerine, hücre içi süreçleri anlamalarına ve tasarlanmış genetik devrelerde hata ayıklamalarına olanak tanıyan biyoteknoloji araştırmalarının temel dayanağı olmuştur.

Ancak floresan ve diğer optik yaklaşımlara dayanan geleneksel raporlama şemaları, alanın gelecekteki ilerlemesine gölge düşürebilecek pratik sınırlamalarla birlikte gelir. Şimdi, araştırmacılar, Washington Üniversitesi ve Microsoft, bu karmaşık biyolojik sistemlerin içinde neler olup bittiğine dair bir “nanoporetal” yaratarak bilim adamlarının haberci proteinleri yepyeni bir ışık altında görmelerini sağladı.

Ekip, ticari olarak mevcut bir nanopor algılama cihazı tarafından doğrudan okunabilen yeni bir raportör protein sınıfı tanıttı. “Raporlar Olarak Tasarlanan Nanopor adreslenebilir protein Etiketleri” veya “NanoporeTER’ler” olarak adlandırılan yeni sistem, mevcut tekniklerin kapasitesinin çok ötesinde bakteri ve insan hücre kültürlerinden çoklu protein ekspresyon seviyelerini tespit edebilir.

Çalışma 12 Ağustos 2021’de yayınlandı. Doğa Biyoteknolojisi.

Ham Nanopore Sinyalleri

Washington Üniversitesi ve Microsoft araştırmacıları, ticari olarak satılan bir nanogözenek algılama cihazı tarafından doğrudan okunabilen yeni bir raportör protein sınıfı tanıttılar. Ham nanopore sinyalleri, yüzlerce nanopor sensörü içeren Minion cihazından akar. Her renk, ayrı bir nanogözenekten gelen verileri temsil eder. Ekip, bu sinyalleri NanoporeTER barkodları olarak yorumlamak için makine öğrenimini kullanıyor. Kredi: Dennis Wise/Washington Üniversitesi

“NanoporeTER’ler, tasarlanmış hücrelerin kendilerini ifade etmeleri için yeni ve daha zengin bir sözlük sunuyor ve izlemek üzere tasarlandıkları faktörlere yeni bir ışık tutuyor. UW Moleküler Mühendisliği ve Bilimler Enstitüsü’nde doktora öğrencisi olan yardımcı yazar Nicolas Cardozo, çevrelerinde neler olup bittiği hakkında bize bir kerede çok daha fazlasını anlatabilirler” dedi. “Aslında bu hücrelerin bilgisayarlarla çevrelerinde neler olup bittiği hakkında daha önce yapabildiklerimizden daha derin analizleri mümkün kılacak yeni bir ayrıntı, ölçek ve verimlilik düzeyinde ‘konuşmasını’ mümkün kılıyoruz.”

Geleneksel etiketleme yöntemleri için, araştırmacılar, örtüşen spektral özellikleri nedeniyle, yeşil floresan protein gibi yalnızca birkaç optik haberci proteini aynı anda izleyebilirler. Örneğin, aynı anda üçten fazla farklı floresan protein rengi arasında ayrım yapmak zordur. Buna karşılık, NanoporeTER’ler, protein dizilerinden oluşan farklı protein “barkodlarını” taşımak üzere tasarlandı. amino asitler kombinasyon halinde kullanıldığında, en az on kat daha fazla çoğullama olasılığına izin verir.

Bu sentetik proteinler, araştırmacıların ticari olarak mevcut bir nanopor dizisini kullanarak bunları toplayıp analiz edebilecekleri bir hücrenin dışına çevredeki ortama salgılanır. Burada ekip, Oxford Nanopore Technologies MinION cihazını kullandı.

Nanopore Tal Araştırma Ekibi

Washington Üniversitesi ve Microsoft araştırmacıları, ticari olarak satılan bir nanogözenek algılama cihazı tarafından doğrudan okunabilen yeni bir raportör protein sınıfı tanıttılar. Burada gösterilenler (soldan sağa): Karen Zhang, Nicolas Cardozo, Kathryn Doroschak ve Jeff Nivala. Resimde yok: Aerilynn Nguyen, Zoheb Siddiqui, Nicholas Bogard, Karin Strauss ve Luis Ceze. Not: Bu fotoğraf COVID-19 pandemisinden önce çekilmiştir. Kredi: Tara Brown Fotoğrafçılık

Araştırmacılar, NanoporeTER proteinlerini yüklü “kuyruklara” sahip olarak tasarladılar, böylece bir elektrik alanı tarafından nanopore sensörlerine çekilebildiler. Ardından ekip, her bir proteinin çıktı seviyelerini belirlemek amacıyla her NanoporeTER barkodunun elektrik sinyallerini sınıflandırmak için makine öğrenimini kullanır.

Paul G. Allen Bilgisayar Bilimi ve Mühendisliği Okulu’nda UW araştırma yardımcı doçenti olan kıdemli yazar Jeff Nivala, “Bu, hücreler ve bilgisayarlar arasında temelde yeni bir arayüz” dedi. “Yapmayı sevdiğim bir benzetme, floresan protein muhabirlerinin deniz fenerleri gibi olduğu ve NanoporeTER’lerin bir şişedeki mesajlar gibi olduğu.

“Deniz fenerleri, sinyalin nereden geldiğini tam anlamıyla görebileceğiniz gibi, fiziksel bir konumu iletmek için gerçekten kullanışlıdır, ancak bu tür bir sinyale daha fazla bilgi sığdırmak zordur. Öte yandan, bir şişedeki bir mesaj, çok sayıda bilgiyi çok küçük bir kaba sığdırabilir ve birçoğunu okunmak üzere başka bir yere gönderebilirsiniz. Mesajların gönderildiği kesin fiziksel konumu gözden kaçırabilirsiniz, ancak birçok uygulama için bu sorun olmayacaktır.”

Konseptin bir kanıtı olarak ekip, 20’den fazla farklı NanoporeTER etiketinden oluşan bir kitaplık geliştirdi. Ancak, şu anda UC Berkeley-UCSF biyomühendislik yüksek lisans programında doktora öğrencisi olan ortak yazar Karen Zhang’a göre potansiyel önemli ölçüde daha büyük.

UW’den bu yıl hem biyokimya hem de mikrobiyoloji alanında lisans derecesiyle mezun olan Zhang, “Şu anda NanoporeTER’lerin sayısını yüzlerce, binlerce, hatta milyonlarca daha fazlasına çıkarmak için çalışıyoruz” dedi. “Ne kadar çok şeye sahipsek, o kadar çok şeyi takip edebiliriz.

“Tek hücreli proteomikteki potansiyel konusunda özellikle heyecanlıyız, ancak bu aynı zamanda hastalıkları teşhis etmek ve hatta vücudun belirli bölgelerine terapötikleri hedeflemek için çoğullanmış biyoalgılama yapma yeteneğimiz açısından bir oyun değiştirici olabilir. Ve tüm bileşenlerin performansını deneme yanılma yerine paralel olarak ölçebilseydik, karmaşık genetik devre tasarımlarında hata ayıklamak çok daha kolay ve çok daha az zaman alıcı olurdu.”

Bu araştırmacılar, geleneksel envanter kontrol yöntemlerinin yerini alacak bir moleküler etiketleme sistemi geliştirdiklerinde, daha önce Minion cihazını yeni bir şekilde kullandılar. Bu sistem, sentetik ipliklerden oluşan barkodlara dayanıyordu. DNA taşınabilir okuyucu kullanılarak talep üzerine kodu çözülebilir.

Bu sefer ekip bir adım daha ileri gitti.

“Bu, ticari bir nano gözenekli sensör cihazının DNA dışındaki uygulamalar için nasıl yeniden kullanılabileceğini gösteren ilk makale ve RNA Allen Okulu’nda doktora öğrencisi olarak bu çalışmayı tamamlayan Adaptive Biotechnologies’te hesaplamalı bir biyolog olan ortak yazar Kathryn Doroschak dedi. “Bu, nanopore teknolojisinin gelecekte daha erişilebilir ve her yerde bulunabilmesi için bir öncü olarak heyecan verici. Bir nanopore cihazını cep telefonunuza zaten takabilirsiniz. Bir gün, geleneksel genom biliminin dışında nispeten ucuz ve yaygın olarak bulunabilecek bir ‘moleküler uygulamalar’ seçeneğine sahip olduğumu hayal edebiliyorum.”

Referans: Nicolas Cardozo, Karen Zhang, Kathryn Doroschak, Aerilynn Nguyen, Zoheb Siddiqui, Nicholas Bogard, Karin Strauss, Luis Ceze ve Jeff Nivala tarafından “Bir nanopor dizisinde barkodlu protein muhabirlerinin çoğullanmış doğrudan tespiti”, 12 Ağustos 2021, Doğa Biyoteknolojisi.
DOI: 10.1038 / s41587-021-01002-6

Makalenin diğer ortak yazarları, her ikisi de eski UW lisans öğrencileri olan Northeastern Üniversitesi’nden Aerilynn Nguyen ve Amazon’dan Zoheb Siddiqui; eski bir UW doktora sonrası araştırma görevlisi olan Patch Biosciences’dan Nicholas Bogard; Allen Okulu profesörü Luis Ceze; ve bir Allen School üyesi profesör ve Microsoft’ta kıdemli bir araştırma müdürü olan Karin Strauss. Bu araştırma, Ulusal Bilim Vakfı, Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Oxford Nanopore Technologies’den sponsorlu bir araştırma anlaşması tarafından finanse edildi.

.

Gelişmelerden zamanında haberdar olmak için Google News’te Bilim Portal’a ABONE OLUN

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.