QUT-onderzoekers hebben een nieuwe benadering ontwikkeld voor het ontwerpen van moleculaire AAN-UIT-schakelaars op basis van eiwitten die kunnen worden gebruikt in een groot aantal biotechnologische, biomedische en bio-engineeringtoepassingen.

Het onderzoeksteam toonde aan dat ze met deze nieuwe aanpak snellere en nauwkeurigere diagnostische tests kunnen ontwerpen en bouwen voor het opsporen van ziekten, het bewaken van de waterkwaliteit en het opsporen van milieuverontreinigende stoffen.

Professor Kirill Alexandrov, van de QUT School of Biology and Environmental Science, hoofdwetenschapper van de CSIRO-QUT Synthetic Biology Alliance en een onderzoeker bij het ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology, zei dat de nieuwe techniek gepubliceerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Natuur Nanotechnologie toonden aan dat eiwitschakelaars op een voorspelbare manier konden worden ontworpen.

Professor Alexandrov zei dat de momenteel beschikbare 'point of care' diagnostische tests die onmiddellijke resultaten opleverden, zoals bloedglucose-, zwangerschaps- en COVID-testkits, eiwitdetectiesystemen gebruikten om de aanwezigheid van suiker, zwangerschapshormonen en COVID-eiwitten te detecteren.

Deze vertegenwoordigen echter slechts een klein deel van wat nodig is in een patiëntgericht zorgmodel.

Het ontwikkelen van nieuwe sensorsystemen is echter een uitdagend en tijdrovend proces van vallen en opstaan.

De nieuwe 'protein nano-switch'-methode kan de ontwikkeling van vergelijkbare diagnostiek enorm versnellen door de tijd te verkorten en het slagingspercentage te vergroten. Het gebruikt eiwitten die zijn aangepast om zich als AAN/UIT-schakelaars te gedragen als reactie op specifieke doelen.

Het voordeel van onze aanpak is dat het systeem modulair is, vergelijkbaar met bouwen met legosteentjes, zodat je onderdelen eenvoudig kunt vervangen om iets anders te richten, bijvoorbeeld een ander medicijn of een medische biomarker.”

Professor Kirill Alexandrov, QUT School voor Biologie en Milieuwetenschappen

Professor Alexandrov zei dat de methode de mogelijkheid bood om veel verschillende diagnostische en analytische tests te bouwen, met een breed scala aan mogelijke toepassingen, waaronder diagnostiek in de gezondheid van mens en dier, testkits voor waterverontreiniging en het detecteren van zeldzame aardmetalen in monsters om mijnbouwinspanningen te sturen.

Het multidisciplinaire onderzoeksteam bestond uit wetenschappers van QUT en het ARC Centre of Excellence in Synthetic Biology, bestaande uit hoofdonderzoeker professor Kirill Alexandrov, dr. Zhong Guo, Cagla Ergun Ayva, Patricia Walden en adjunct-professor Claudia Vickers.

Het QUT-team werkte samen met vooraanstaande elektrochemici Evgeny Katz en Oleh Smutok van de Clarkson University in New York, en chemisch patholoog dr. Jacobus Ungerer van Queensland Health.

Om de technologie te demonstreren, concentreerde het team zich op een medicijn voor kankerchemotherapie dat giftig is en constante metingen vereist om het welzijn van de patiënt te waarborgen.

"Te weinig van het medicijn zal de kanker niet doden, maar te veel kan de patiënt doden", zei professor Alexandrov.

De sensor die het team voor het medicijn heeft ontworpen, gebruikt een kleurverandering om het medicijn te identificeren en te kwantificeren.

Professor Alexandrov zei dat de volgende stap was dat de sensor zou worden getest in de laboratoria van Queensland Health voor goedkeuring voor gebruik in een klinische setting.

Professor Kirill Aleksandrov.

"Het is echt opwindend, want het is de eerste keer dat een kunstmatig ontworpen eiwitbiosensor daadwerkelijk geschikt is voor een echte diagnostische toepassing", zei professor Alexandrov.

Dr. Ungerer zei dat de door het onderzoeksteam ontwikkelde eiwittechnologie een nieuwe manier was om laboratoriumtests te maken.

"Dit heeft het potentieel om laboratoriumtests te verbeteren en uit te breiden, wat zal resulteren in substantiële gezondheids- en economische voordelen", zei Dr. Ungerer.

Dr. Guo zei dat deze vorderingen mogelijk zijn gemaakt door een internationaal en interdisciplinair team en uitstekend teamwerk.

Professor Alexandrov zei dat de volgende stap was om deze aanpak te volgen en deze te standaardiseren en op te schalen, om vervolgens te beginnen met het bouwen van meer geavanceerde subsystemen. Hij zei dat er twee toekomstige richtingen zijn voor het werk.

"Een daarvan is het ontwikkelen van computermodellen waarmee we de schakelaars nog sneller en nauwkeuriger kunnen ontwerpen en bouwen", zei hij.

"De andere is om de schaal en het potentieel van de technologie te demonstreren door veel schakelaars te bouwen voor verschillende diagnostische toepassingen."

Professor Alexandrov zei dat het team momenteel bestaande eiwitten aan het aanpassen is, maar dat ze in de toekomst dezelfde principes zouden kunnen gebruiken om componenten te ontwikkelen die nog niet bestonden en vanaf nul zouden worden ontworpen.

"De nieuwe techniek biedt wetenschappers ongekende controle over de constructie van op eiwitten gebaseerde detectiesystemen", zei hij.

Het artikel "Development of epistatic YES and protein logic gates and their assembly into signaling cascades" is gepubliceerd in Natuur Nanotechnologie.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://www.news-medical.net/news/20230727/New-protein-based-nano-switches-could-lead-to-faster-more-accurate-diagnostic-tests.aspx