Ячейка КАНАРИЯ
В этой статье есть несколько проблем. Пожалуйста, помогите улучшить его или обсудите эти проблемы на странице обсуждения . ( Узнайте, как и когда удалять эти шаблонные сообщения )
|
Cell CANARY (Клеточный анализ и уведомление о риске и урожайности антигенов) — это новейшая технология, использующая генетически модифицированные В-клетки для идентификации патогенов . [ 1 ] Существующие технологии обнаружения патогенов включают интегрированную систему биологического обнаружения и совместный детектор химических агентов . [ 2 ]
История
[ редактировать ]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, сделав их чувствительными к воздействию определенных опасностей, таких 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-спектрометрия и полимеразная цепная реакция, в конечном итоге позволили получить схему нуклеотидных последовательностей, присутствующих в образце. Затем патоген был определен на основе имеющейся базы данных нуклеотидов патогена. Это часто приводило к большому количеству ложноположительных и ложноотрицательных результатов из-за неспецифического характера связывания нуклеотидов. Эти методы также требовали времени, которое невозможно в неизбежных ситуациях. [ 4 ]
Метод
[ редактировать ]Cell CANARY — один из новейших, быстрых и наиболее эффективных подходов к обнаружению патогенов в образце. [ 5 ] Он способен обнаруживать патогены в различных средах, как в жидкостях, так и в воздухе, в меньшей степени, чем концентрации, необходимые старым методам для получения жизнеспособного сигнала. CANARY использует B-клетку, форму лейкоцитов, которая составляет основу естественной защиты человека. [ 6 ] Массив этих В-клеток прикреплен к чипу. В этих В-клетках естественным образом присутствуют гены, отвечающие за выработку антител, что позволяет антителам покрывать внешнюю поверхность клеток. Гены, кодирующие антитела, затем активируются в этих клетках, что позволяет увеличить выработку антител и, следовательно, большую часть клеточной поверхности, которая будет покрыта антителами. [ 7 ]
Этот инженерный принцип позволяет клеткам обнаруживать более низкие концентрации антигена. Затем антигены могут связываться с антителами, что приводит к нескольким естественным В-клеточным реакциям. На заключительном этапе этих реакций высвобождаются ионы Са2+, а в присутствии экворина фотоны испускаются . Экворин — это фотопротеин , который можно извлечь из морских организмов, таких как люминесцентные рыбы. [ 8 ] Испускаемые фотоны затем могут быть считаны чипом, к которому прикреплен массив модифицированных В-клеток, что в конечном итоге обеспечивает считывание присутствующего патогена(ов).
После воздействия каждого отдельного патогена проявляется уникальный набор реакций. [ 9 ] Следовательно, клетки будут по-разному реагировать на внедрение конкретного возбудителя, причем конкретный характер реакции «канаречных» клеток на возбудитель указывает на уникальную идентичность внедренного возбудителя. Чем больше реакций клетки на патоген будет измерено, тем точнее можно будет идентифицировать патоген. Наконец, после определения наличия и личности возбудителя все инфицированные люди могут быть эффективно вылечены. [ 10 ]
Приложение
[ редактировать ]По-прежнему необходимы улучшения в конкретных аспектах этого сложного процесса. Некоторые из задач включают в себя «создание схем, которые могут взаимодействовать с клетками и передавать оповещения об их состоянии», разработку технологии для контроля положения клеток на чипе, сохранение жизнеспособности клеток, находящихся на чипе, и создание живой среды, поддерживающей ячейки, но защищает чувствительные части датчика. [ 11 ] Последствия более быстрой технологии обнаружения патогенов широко распространены. Пациент сможет посетить врача, сдать образец крови или мочи и получить анализ в течение нескольких минут. [ 12 ] Пациенту и врачу больше не придется ждать результатов лабораторных исследований, чтобы определить наличие инородных тел. Военные смогут проверять образцы воздуха и воды, чтобы обнаружить угрозы непосредственно перед отправкой. В престижных и даже обычных офисных зданиях эти датчики могут быть установлены в каждом коридоре, чтобы активно выявлять передающиеся по воздуху патогены, оставляя достаточно времени для эвакуации. [ 13 ] Это восходит к идее «канарейки в угольной шахте», где В-клетки действуют как канарейка, заранее распознавая опасность. [ 14 ]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Новые клеточные датчики чуют опасность, как ищейки. Science Daily [Интернет]. 6 мая 2008 г. [цитируется по 5 декабря 2011 г.].
- ^ П. Белградер, М. Окузуми, Ф. Пурахмади, Д. А. Боркхолдер и М. А. Нортруп, «Микрофлюидный картридж для подготовки спор для ПЦР-анализа», Biosens. Биоэлектрон., вып. 14, нет. 10–11, 2000, стр. 849–852.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Т.Х. Райдер, М.С. Петровик, Ф.Е. Нарги и др., «Сенсор на основе AB-клеток для быстрой идентификации патогенов», Science, vol. 301, 11 июля 2003 г., стр. 213–215.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ М. Дж. Кормьер, Д. К. Прашер, М. Лонгиару и Р. О. Макканн, «Энзимология и молекулярная биология Ca2+-активированного фотопротеина, экворина», Photochem. Фотобиол., вып. 49, нет. 4, 1989, стр. 509–512.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Шапиро Бенджамин, Абшир Памела, Смела Элизабет, Вирц Денис, Изобретатели. Клеточные канарейки для биохимического обнаружения патогенов. Патент США US 20070212681. 13 сентября 2007 г.
- ^ Шапиро Бенджамин, Абшир Памела, Смела Элизабет, Вирц Денис, Изобретатели. Клеточные канарейки для биохимического обнаружения патогенов. Патент США US 20070212681. 13 сентября 2007 г.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Петровик, Марта С., Джеймс Д. Харпер, Фрэнсис Э. Нарги, Эрик Д. Швебель, 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. Архивировано 5 мая 2012 г. в Wayback Machine . Веб. 6 мая 2012 г.
- ^ Новые клеточные датчики чуют опасность, как ищейки. Science Daily [Интернет]. 6 мая 2008 г. [цитируется по 5 декабря 2011 г.]. Доступно по адресу: https://www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080506151137.htm.