211service.com
Lepsze zdjęcia białek
Naukowcy z MIT znacznie zwiększyli czułość spektroskopii magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR), techniki analitycznej, która może dawać szczegółowe obrazy struktur złożonych cząsteczek, takich jak białka. Udoskonalony NMR może pomóc firmom farmaceutycznym w szybkim przeszukiwaniu bibliotek potencjalnych terapii. Może być również używany pewnego dnia do testowania pacjentów pod kątem obecności nieprawidłowych białek, takich jak te, które gromadzą się w mózgu w wyniku choroby Alzheimera i Huntingtona.
Sonda białkowa: Ta sonda NMR, która jest mniejsza niż karta kredytowa, znacznie zwiększa czułość techniki analitycznej. Sonda wykorzystuje tani, prosty kawałek miedzi podobny do anteny telefonu komórkowego.
Do tej pory zastosowanie NMR było ograniczone, ponieważ technika ta jest kosztowna i czasochłonna oraz wymaga od naukowców zebrania stosunkowo dużych próbek cząsteczki, którą chcieliby zbadać. Metoda MIT, która opiera się na nowym rodzaju sondy magnetycznej, może 100-krotnie skrócić czas wykonywania tych testów, ocenia Arnold Schwartz, były dyrektor ds. badań i rozwoju Wariant , producent maszyn NMR z siedzibą w Palo Alto, CA. To bardzo nowatorskie podejście w porównaniu z podejściem stosowanym przez ostatnie 30 lat, mówi Schwartz.
Spektroskopia NMR dostarcza naukowcom informacji na temat składu chemicznego i trójwymiarowej struktury cząsteczek. NMR pozwala na dokonywanie pomiarów między atomami i określanie struktury cząsteczki, mówi Yael Maguire , który opracował nową sondę NMR do swojej pracy magisterskiej w MIT Media Lab i zaprezentował swoją pracę w tym tygodniu na Europejskim Sympozjum Towarzystwo Białkowe w Zurychu w Szwajcarii.
Narzędzie do określania struktury chemicznej białek ma ogromne potencjalne znaczenie kliniczne, mówi Shuguang Zhang , zastępca dyrektora Centrum Inżynierii Biomedycznej MIT. Na przykład aktywność leków białkowych zależy od kształtu białek. Uważa się, że akumulacja zniekształconych białek w mózgu jest przyczyną chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera. Krystalografia rentgenowska może dostarczyć informacji strukturalnych podobnych do tych, które zapewnia spektrometria NMR, ale uzyskanie krystalizacji białka może zająć lata, mówi Maguire, i nie wszystkie białka będą krystalizować.
Ponieważ sygnały o częstotliwości radiowej, na których opiera się spektroskopia NMR, są bardzo słabe, do przeprowadzenia eksperymentów potrzebne są duże próbki. Instrumenty wymagają również dużych, silnych magnesów, co przyczynia się do ich wielkości i kosztów. Dlatego biochemicy mieli ograniczony dostęp do maszyn. Maguire i jego współpracownicy, w tym Zhang i Neil Gershenfeld Centrum ds. Bitów i Atomów MIT chce, aby NMR był szerzej dostępny. Marzymy o tym, by stać się maszyną stołową w każdym laboratorium i szpitalu – mówi Maguire.
Tradycyjny NMR wykorzystuje cewki do wykrywania sygnałów o częstotliwości radiowej wytwarzanych przez niektóre atomy, w tym wodór i węgiel, gdy są one wystawione na działanie pola magnetycznego. Jednak złożony kształt cewek utrudnia ich dalszą miniaturyzację. W przeciwieństwie do tego, naukowcy z MIT wyprodukowali bardzo czułą sondę NMR z płaskiego paska miedzi podobnego do anten w laptopach i telefonach komórkowych. To proste do sfabrykowania, mówi Maguire. Te same firmy, które produkują anteny, mogą je produkować. Szybkie cięcie laserem tworzy mały otwór, z którego może wypłynąć pole magnetyczne.
Do tej pory naukowcy z MIT wykorzystywali sondę do potwierdzania znanych struktur. W testach na białku zwanym rybonukleazą byli w stanie zużyć 3000 razy mniej związku niż normalnie jest wymagane do wykonania spektroskopii NMR; w testach na sacharozie zużyli 10 000 razy mniej.
Zhang spodziewa się, że bardziej czuły system NMR zostanie przyjęty najpierw przez biologów strukturalnych, a następnie przez środowisko medyczne. Ponieważ coraz więcej osób w innych dziedzinach, w tym w medycynie i klinikach, staje się bardziej świadome siły i wrażliwości NMR w diagnozowaniu chorób konformacyjnych białkowych, nieuchronnie go użyje, mówi.
Maguire ma teraz nadzieję na zintegrowanie mniejszych magnesów ze spektrometrami, tak aby mogły one naprawdę zmieścić się na blatach. Ma również nadzieję na zintegrowanie wielu sond NMR z mikroprzepływowymi chipami do przyszłych testów klinicznych, które będą szukać wielu biomarkerów (takich jak nieprawidłowo sfałdowane białka) we krwi pacjenta lub płynie mózgowo-rdzeniowym.