洞察 業界からチャド・マーキン博士 国際ナノテクノロジー研究所所長ノースウェスタン大学教授

ペンシルベニア州フィラデルフィアで開催されたピットコン 2023 で行われたこのインタビューでは、国際ナノテクノロジー研究所所長のチャド・マーキン博士にナノマテリアル分野での研究について話を聞きました。

自己紹介と研究活動について少し教えていただけますか。

私の名前はチャド・マーキンです。ノースウェスタン大学の化学教授であり、国際ナノテクノロジー研究所の所長を務めています。 私はそこに 30 年以上勤務し、分子診断ツールから遺伝子発現の操作方法、そして最終的には新しい治療法の開発に至るまで、分析能力を向上させることができるナノマテリアルとデバイスの開発に焦点を当ててきました。

国際ナノテクノロジー研究所に関わるようになったきっかけは何ですか?

私たちは約 25 年前に国際ナノテクノロジー研究所を設立しました。 当時、それはこの種の最初の研究所でした。 この分野が本格的に発展しつつあった私たちはチャンスを捉え、この種の研究の素晴らしい中心地を構築し始めました。世界中から人々が集まります。その中には、この分野の発展に貢献する素晴らしい教員、ポスドク、学生も含まれます。ナノテクノロジーを活用したツール。

次世代の診断および治療ツールの開発を制限する主な課題は何ですか?

多くの課題があります。 それは診断について話しているのか、治療について話しているのかによって異なります。 診断の面では、何を検出できるか、どれだけ検出できるか、そしてどこで検出できるかが重要です。 ナノテクノロジーは、この面で重要な役割を果たします。ナノ構造により、さまざまな環境を移動し、非常に特異的な方法で標的に結合し、独自のシグナル伝達を行うことができる多機能材料の作成が可能になるからです。 これらの特性は革新的な診断機能に変換されます。 ナノサイエンスとテクノロジーは、インビトロ、細胞内、さらにはインビボの診断に応用できます。 治療の面では、薬物療法を必要な箇所または領域にどのように届けるかがすべてです。 それには、多くの場合、組織、細胞、および細胞内のコンパートメントが存在する非常に複雑な環境をナビゲートする必要があります。 ナノ構造の多機能性により、それを独自の方法で実現できます。

ナノマテリアルが現在利用されている医療分野の共通分野にはどのようなものがありますか?

診断ツールはナノテクノロジーに基づいたあらゆる場所で使用されています。 その一例が、約 20 年前に私たちが立ち上げた会社である Nanosphere によって開発された Verigene システムです。 Verigene システムを最初に商品化した会社は Luminex に買収され、その後 DiaSorin も買収されました。 このツールは、病気に関連する遺伝子マーカーを追跡するために、世界のトップ病院の半数以上で使用されています。

細胞内 RNA 含有量を測定するために世界中で使用されているナノフレアと呼ばれる構造があります。 現在、一連のツールが開発されており、これらの機能を向上させる商用ツールとなる予定ですが、次のような未知の領域にも参入できるようになります。 インビボの イメージング。

この分野で特に注目を集めているナノマテリアルはありますか?それはなぜですか?

顕著な材料の例は、球状と呼ばれるものです。 核酸、私たちが25年前に発明したものです。 これらは、DNA または RNA の小さな断片を取り出し、それらを化学的に機能化して、球状粒子 (小さなナノ粒子) の表面に配置できるようにすることで作成される構築物です。 高密度では、DNA または RNA 鎖が強制的に直立し、粒子コアの形状をとるため、球状核酸と呼ばれます。 これらの構築物は、たとえば Verigene システムで使用される市販のプローブの基礎となります。

これらはナノフレア技術の基礎でもあります。 これらは、フィットフレア技術の基礎であり、独自の方法で遺伝子発現を制御し、新しいワクチンを作成できる多くの新薬モダリティの基礎です。 これらはワクチンのアジュバントになることができ、ペプチドで修飾すると、新型コロナウイルスなどの感染症やさまざまな形態のがんを選択的に根絶するように免疫システムを訓練するために使用できます。 これらは、新しいタイプの CRISPR 遺伝子編集機能の基礎でもあります。 通常の DNA や RNA とは異なり、球状核酸は細胞や組織に自由に侵入できます。

CRISPR に関与するタンパク質である Cas9、または Cas タンパク質のいずれかを取得し、DNA で修飾して CRISPR コンポーネントを組み込むと、通常は取り込むことができなかった細胞や組織に取り込むことができるようになります。 斬新で強力な方法で遺伝子編集に影響を与えることができます。

ナノベースの医療機器を実現する上で、毒性分析はどのような役割を果たしますか?

毒性は、使用されるものにとって常に重要な懸念事項です。 インビボの。 でも、使ったものであっても、 in vitro さまざまな成分の基本的な毒性を知りたいと考えています。 これらの構造をどこでどのように安全に使用するかを知ることは、プローブや治療ツールの開発など、あらゆる演習の重要な部分を占めます。

新しい診断システムまたは治療システムの設計にナノテクノロジーを統合することを目指すワークフローに対する学際的なアプローチはどの程度重要ですか?

ナノテクノロジー 科学と工学、そして医学のあらゆる側面を再定義するという意味で、究極の学際的分野です。 材料を取り出してサイズや分子成分を縮小し、ナノスケールまで組み立てると、それらの構造体はすべて、バルクとは大きく異なる新しい特性を持ちます。

そこには、構造と機能、関係、そして応用の理解など、多くの科学的発見があります。 これらの特性を利用して、生物学、医学、クリーン エネルギー、光学やエレクトロニクスを推進できる新しいツールを開発するにはどうすればよいでしょうか? これらの資料を何に使用するかに応じて、私たちはさまざまな分野を活用して、多くの場合非常にチーム指向の方法で問題に取り組みます。 幅広いスキルセットを持たず、さまざまな分野の人々に囲まれていない人が、この分野で本当に優れているのを見ることはほとんどありません。

がんのような壊滅的な病気を標的にするのに役立つ特定のナノテクノロジーはありますか?

ナノテクノロジーはたくさんあります。 これは進歩の中で最もエキサイティングな分野の XNUMX つです。 私たちは新型コロナウイルス感染症を経験したばかりですが、新型コロナウイルス感染症から守るために開発されたワクチンは、間違いなく医学の革命でした。 これらのワクチン（mRNAを包み込む脂質粒子）を使用すると、細胞にmRNAの生成方法を効果的に騙したり教えたりすることができます。 抗原 特定の免疫反応を誘発します。 これらは、この特定のケースでは、ナノ構造または微細構造が医学の開発を推進するという点でどのように大きな役割を果たし得るかを示す例です。

より小さな構造を構築し、成分の提示を制御し始めると、さらに優れた効果が得られます。これにより、これらの成分が細胞に入る方法を制御するだけでなく、独自の方法でがんと戦う強力な新しい形態の免疫療法を開発できるようになります。だけでなく、特定の種類の薬、この場合はワクチンの効率を最大化できるように、それらの細胞内でそれらがどのように処理されるかについても説明します。

現在取り組んでいることのうち、特に興奮していることは何ですか?

合理的なワクチン学の背後にある概念は、構造が重要であるということです。 過去 XNUMX 年間の医薬品開発について考えると、小分子や生物学的製剤の構造に重点が置かれてきました。 単一の原子が変化することもあります の有効性 薬。

ワクチンではそんなことはしません。 すごいですね。 アジュバントと抗原という XNUMX つの成分を混合し、注射して、適切な免疫反応を期待します。 合理的なワクチン学によれば、これらの成分をナノ構造にしてさまざまな方法で提示すれば、さまざまな効果が得られ、非効果的なアクセスから大幅な治療効果のあるアクセスに移行できるとのことです。

私たちは、さまざまな動物モデルを用いて、合理的なワクチン学が現実であり、ワクチンを作成するために設計された一連のコンポーネントを適切に構成すれば、その有効性を大幅に最大化できることを示しました。

ワクチンではそんなことはしません。 すごいですね。 アジュバントと抗原という XNUMX つの成分を混合し、注射して、適切な免疫反応を期待します。 合理的なワクチン学によれば、これらの成分をナノ構造にしてさまざまな方法で提示すれば、さまざまな効果が得られ、効果のないものから治療効果のあるものへと大幅に移行できると考えられています。

私たちは、さまざまな動物モデルを用いて、合理的なワクチン学が現実であり、ワクチンを作成するために設計された一連のコンポーネントを適切に構成すれば、その有効性を大幅に最大化できることを示しました。

来年サンディエゴで開催される Pittcon 2024 で最も楽しみにしていることは何ですか?

オンラインで提供される新しいツールや機能をすべて見るのが大好きです。 私の分野を動かすのはツールです。 彼らはほぼすべてのフィールドを運転します。 分析ツールは実際、私たちが行っているあらゆる活動のバックボーンです。 新しい機能は新たな進歩につながります。 新たな進歩は新たなチャンスにつながります。

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミックは、ピットコンなどの展示会に影響を与えている。 このようなイベントで講演者と出展者が直接顔を合わせて一堂に会することはどれほど重要でしょうか?

ピットコンのような対面イベントは非常に重要です。 新型コロナウイルスの感染拡大により、研究室の生産性だけでなく、個人的な接触や情報交換の面でも、多くのものが失われました。 科学者同士の交流が活発であれば、科学は繁栄します。 この対話は、Zoom やその他のリモート タイプの機能を使用するよりも、対面で行う方がはるかに優れています。

チャド・マーキン博士について

チャド・A・マーキン博士は、国際ナノテクノロジー研究所の所長であり、ノースウェスタン大学の化学、材料科学および工学、化学および生物工学、生体医工学、および医学のラスマン教授です。 彼は化学者およびナノサイエンスの専門家であり、球状核酸、ディップペンナノリソグラフィーおよび関連するカンチレバーを使用しないナノパターニングおよび材料発見方法論、大面積高速プリンティングの発明、ならびにナノ粒子合成および超分子化学への貢献で知られています。 彼は世界中で 850 件を超える論文と 1,200 件を超える特許を執筆し (400 件以上発行)、10 社以上の会社を設立しました。 マーキンは 250 を超える賞を受賞しています。 彼は大統領科学技術諮問委員会の委員を 30 年間務め、米国芸術科学アカデミーだけでなく XNUMX つの米国国立アカデミーすべての会員に選出された数少ない科学者の XNUMX 人です。 マーキンは XNUMX を超える学術雑誌の編集諮問委員を務め、雑誌 Small の創設編集者であり、J. Am. の副編集長でもありました。 化学。 Soc.、Proc.です。 国立アカド。 科学。 米国編集委員。

ピットコンについて

ピットコン^® は、ペンシルバニア州の非営利団体である分析化学および応用分光法に関するピッツバーグ会議の登録商標です。 ピッツバーグ分光協会とピッツバーグ分析化学者協会が共催するピットコンは、実験科学に関する主要な年次会議および展示会です。

ピットコンからの収益は、幼稚園から大人まであらゆるレベルの科学教育と支援活動に資金を提供します。 ピットコンは、科学機器の助成金、研究助成金、学生への奨学金やインターンシップ、教師や教授への賞、公立科学センター、図書館、博物館への助成金など、さまざまな科学支援活動に財政的および管理的支援を提供するために年間 XNUMX 万ドル以上を寄付しています。 。

訪問 ピットコン.org 。

スポンサー付きコンテンツポリシー: News-Medical.net は、既存の商業関係がある情報源から派生した可能性のある記事および関連コンテンツを公開しますが、そのようなコンテンツが、興味のあるサイト訪問者を教育し、情報を提供するという News-Medical.Net の中核となる編集理念に価値を付加する場合に限ります。医学研究、科学、医療機器、治療法。

スポンサー付きコンテンツポリシー: News-Medical.net は、医療に関心のあるサイト訪問者を教育し、情報を提供するという News-Medical.Net の中核となる編集理念に価値を加える限り、当社と既存の商業関係がある情報源から派生した可能性のある記事および関連コンテンツを公開します。研究、科学、医療機器、治療。

• SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
• プラトアイストリーム。 Web3 データ インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
• 未来を鋳造する w エイドリエン・アシュリー。 こちらからアクセスしてください。
• 情報源： https://www.news-medical.net/news/20230427/Developing-Next-Generation-Nanomaterials-for-Medical-Applications.aspx