Posted in | Nanosensors | Lab on a Chip

Biochip ay nagpapakita ng mga "Fingerprints" ng Biochemical banta

Published on March 23, 2010 at 6:58 PM

Argonne byokimiko Daniel Schabacker maaaring isaalang-alang ang isang Sherlock Holmes ng bioterrorism . Bagaman hindi siya dalhin sa paligid ng isang tubo at magnifying glass bilang siya na pagtatangka upang dakpin ang salarin, siya ay isang malayo mas malakas ng deduksyon na tool: ang biochip.

Argonne dalubbuhay Dan Schabacker ay naglo-load ng isang biochip papunta sa isang reader para sa pagtatasa.

Ang biochip ay nag-aalok ng Schabacker at ang kanyang mga kasamahan sa Loyola University (Ill.) ng pagkakataon upang matukoy ang "signature" ng weaponizable biological ahente, pinaka-kapansin-pansin antraks. Habang ang ilang mga siyentipiko ay may ginagamit ang pagtatasa ng DNA upang makilala ang partikular na pinagmanahan ng antraks, ang mga biochips tulong ng mga siyentipiko at mga opisyal ng pamahalaan upang malaman kung paano antraks ay lumago, narrowing ang pool ng mga potensyal na mga suspects. Ang proyekto na ito, nagsimula lamang sa loob ng nakaraang ilang taon, exemplifies ang burgeoning larangan ng microbial forensics.

"Microbial forensics ay isa sa mga pinakamalaking mga paksa sa counterterrorism ngayon, at isa sa mga pinakamalaking hamon sa pagharap sa bioterrorism," Schabacker sinabi. "Ang proteomic pagtatasa na hindi namin gawin sa aming mga biochips nagbibigay ng isang bagong at iba't ibang hanay ng mga impormasyon tungkol sa biological mga ahente kaysa sa kami ay magagawang makita ang bago, maaari itong magbigay sa amin ng isang kumpletong fingerprint ang mga organismo na maaari naming gamitin sa conclusively na makilala ang kanyang pinagmulan. "

Ayon sa Schabacker, DNA analysis ay kumakatawan sa halos kabuuan ng mga pamamaraan na kasalukuyang sumusuporta sa mga microbial forensics. "Ang problema sa gamit lamang ng DNA analysis ay na lamang ito ay nagsasabi sa iyo kung ano ang pinagmanahan mo pagharap sa, at maaaring ibahagi ang mga strains sa pagitan ng maramihang mga ahensya o institusyon. Maaaring isang dosena labs na ang lahat ibahagi ang parehong pilay," siya sinabi. "Ang genetic materyal ng protina ay hindi nagbabago batay sa Paano ito ay lumalaki, ngunit ang mga proteins gawin - at impormasyon na hindi mapaniniwalaan o kapani-paniwala mahalaga."

Dahil ang pathogen proteins hold ng isang buong hiwalay na uri ng impormasyon, Schabacker ay naniniwala na ang dalawang mga pamamaraan na pursued sa konsiyerto ay nagbibigay ng komprehensibong database ng mga iba't-ibang kultura antraks. "Ang tunay na layunin ng proyektong ito ay para sa amin na magagawang upang bumuo ng isang library ng mga lagda para sa lahat ng mga karaniwang varieties antraks," Schabacker sinabi.

Binuo sa maagang bahagi ng dekada orihinal na bilang isang diagnostic kasangkapan, ang biochip isang ay binubuo ng isang isang-sentimetro sa pamamagitan ng isang-sentimetro array na naglalaman ng kahit saan sa pagitan ng ilang dosena at ilang daang "tuldok," o mga maliit na patak. Ang bawat isa ng mga patak ay naglalaman ng isang natatanging acid protina, antibody o nucleic na maglakip sa isang partikular na pantauli.

Mga siyentipiko na makuha ang ang mga proteins ng antraks upang punan ang Wells sa pamamagitan ng isang proseso na tinatawag na fractionation. Mahalaga, ang mga siyentipiko break na buksan ang mga bakterya antraks na paggamit ng kemikal at sipsipin ang mga proteins. Sila pagkatapos pumalakol up ang mga proteins at gumamit ng ibang kemikal na proseso upang paghiwalayin ang mga indibidwal na mga fragments ng protina sa pamamagitan ng kanilang mga molekular timbang.

Ang prosesong ito ay lumilikha ng daan-daan ng mga hiwalay na protina fractions, na kung saan ay pagkatapos ay nakaayos sa isang solong biochip na naglalaman ng mga 96-rin grids. Kapag ang Wells sa biochips ay napuno ng mga protina fractions, ang mga siyentipiko ay maaaring pagkatapos ay gamitin ang iba't ibang mga kemikal, o mga reagents, upang subukan ang mga microarrays lamang bilang isang tiktik ay dust para sa fingerprints. Katulad ng isang pakikipanayam ng pulis na may pinaghihinalaan, ang kemikal proseso na ito ay kilala bilang "tandang pananong." Kapag ang pantauli isang nakikipag-ugnayan na may partikular na fragment ng protina, na rin ay "liwanag," paglikha ng bahagi ng signature protina.

Kahit na ang mga biochip teknolohiya ay may potensyal na bumuo ng mga lagda ng protina ng lamang tungkol sa anumang mga biological agent, Schabacker at Driks ng Loyola propesor Adam ay nakatuon ang kanilang unang focus una sa antraks dahil ito ay medyo madali manufactured at dispersed.

"Antraks ay isang medyo mapagpatawad bacterium - ito lumago sa isang grupo ng mga iba't ibang mga kundisyon," Schabacker sinabi. "Ito ay marahil ang nag-iisang pinaka-kaakit-akit na pathogen ng pagpili sa mga terrorists na hindi magkaroon ng maraming talagang mamahaling kagamitan o kadalubhasaan."

Isang dalubhasa sa antraks, Driks at ang kanyang laboratoryo pioneered ang forensic pagtatasa ng spore amerikana ng bacterium. Schabacker pinagsama ang biochip ng teknolohiya sa teknolohiya ng Eprogen fractionation, na nagbibigay ng isang koneksyon na nag-uugnay ng pananaliksik ng gobyerno, academia at industriya.

Pagtulong siyentipiko subaybayan down ang mga terrorists ay hindi lamang gamitin ang biochip. Biochips na ipinapakita ang pangako sa diagnostic gamot. Pagkatapos sa pagbuo ng biochip teknolohiya, Schabacker lisensiyado ito sa maraming mga kumpanya, kabilang ang Eprogen, Inc. Sa Darien, Illinois at Akonni Biosystems sa Frederick, Maryland. Halip na pagtingin sa antraks, Eprogen ay ilagay biochips gamitin upang tumingin para sa mga karaniwang biomarkers kanser. Ang pananaliksik na maaaring buksan ang pinto para sa mga doktor upang lumikha ng "Mga profile sa antibody" na maaaring makatulong sa kanila na disenyo individualized na mga gamot o mga programa ng paggamot para sa mga pasyente.

Ang trabaho Akonni ay tapos ay nakatutok sa pagkilala ng iba pang mga pathogens - mga hindi normal na nauugnay sa terorista na aktibidad. Lalong madaling panahon, biochips maaaring magsimula nagpapakita up sa mas numero sa doktor tanggapan sa buong bansa, bilang magbigay sila tumpak at mabilis na diagnoses ng isang malawak na iba't-ibang ng impeksyon, tulad ng mga sanhi ng Multidrug-lumalaban Tuberculosis (MDR-TB) at ang madalas nakamamatay Methicillin -lumalaban Staphylococcus aureus (MRSA).

Last Update: 9. October 2011 05:04

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit