세포 카나리아

Cell CANARY

세포 카나리(Cellular Analysis and Notification of Antiginal Risks and Values of Antogram Risks and Values)는 유전적으로 조작된 B 세포를 사용하여 병원균을 식별하는 최신 기술이다.[1] 기존 병원체 검출 기술로는 통합생물검출시스템과 조인트케미칼제탐지기가 있다.[2]

역사

2007년 벤자민 샤피로, 파멜라 아브셔, 엘리자베스 스멜라, 데니스 위르츠 등이 '생화학 병원체 탐지를 위한 세포 카나리아'라는 특허를 받았다. 그들은 폭발 물질이나 생물학적 병원균과 같은 특정한 위험의 노출에 민감하도록 센서를 성공적으로 조작했다. CANARY를 다른 방법과 차별화하는 것은 시스템이 더 빠르고 잘못된 판독 횟수가 더 적다는 것이다.[3] 기존의 병원체 검출 방법은 질량분석 및 중합효소 연쇄반응과 같은 기법이 궁극적으로 샘플에 존재하는 뉴클레오티드 시퀀스의 청사진을 제공하는 실험실로 샘플을 포장하여 보내야 했다. 그리고 나서 병원체는 파일에 있는 병원체 뉴클레오티드의 데이터베이스를 기반으로 결정되었다. 이로 인해 뉴클레오티드 결합의 비특이성으로 인해 많은 양의 거짓 긍정과 거짓 부정으로 귀결되는 경우가 많았다. 이러한 기법들은 또한 임박한 상황에서 실현 불가능한 시간을 필요로 했다.[4]

방법

Cell CANARY는 샘플의 병원체 탐지에 대한 가장 최신, 가장 빠르고 실행 가능한 접근법 중 하나이다.[5] 기존 방법에서 실행 가능한 신호를 생성하기 위해 필요한 농도의 일부분에서 액체와 공기의 다양한 매체에서 병원균을 검출할 수 있는 능력을 가지고 있다. 카나리는 자연적인 인간 방어의 기초를 이루는 백혈구의 한 형태인 B세포를 사용한다.[6] 이 b세포들의 배열은 칩에 부착되어 있다. 이러한 b세포에는 항체를 생성하기 위한 유전자가 자연적으로 존재하며, 이를 통해 항체가 세포의 외부 표면을 코팅할 수 있다. 그런 다음 항체를 코딩하기 위한 유전자는 이들 세포에서 상향 조절되며, 이는 항체 생산을 증가시키고 따라서 더 많은 세포 표면을 항체로 코팅할 수 있게 한다.[7]

이 공학적 원리는 세포에 의해 낮은 농도의 항원을 검출할 수 있게 한다. 그러면 항원은 항체에 결합하여 몇 가지 자연 발생 B세포 반응을 일으킬 수 있다. 이러한 반응의 마지막 단계에서 Ca2+ 이온이 방출되고, 아에코린이 있으면 광자가 방출된다. 아에코린은 발광 어류 등 해양생물에서 추출할 수 있는 포토프로테인이다.[8] 방출된 광자는 칩에 의해 판독될 수 있으며, 그 위에 수정된 B세포의 배열이 부착되어 궁극적으로 존재하는 병원체의 판독값을 제공한다.

Full-length
1단계: B세포는 항원에 의해 주위에 노출된다. 2단계: 항원은 항체를 부착한다. 3단계: tyrosine kinase는 IP3로 이어지고 DAG는 Ca2+가 해제된다. 4단계: Ca2+ 채널이 열리고 아에코린이 광자를 방출한다. 5단계, 광자가 감지된다.

각각의 병원체에 노출된 후에 독특한 반응들이 나타난다.[9] 따라서 세포는 특정 병원체의 도입에 다르게 반응할 것이며, "카나리아" 세포가 병원체에 반응하는 특정 성질은 지금까지 도입된 병원체의 고유한 정체성을 나타낸다. 측정되는 병원체에 대한 셀의 반응이 많을수록 병원체를 더 정확하게 식별할 수 있다. 마지막으로, 병원체의 존재와 정체성을 파악한 후에 모든 감염자들은 효과적으로 치료될 수 있다.[10]

적용

이 복잡한 과정의 구체적인 측면에 대한 개선이 여전히 필요하다. 당면 과제로는 '세포와 상호작용하고 상태에 대한 경고를 전달할 수 있는 회로 구축', 칩에 있는 세포의 위치를 제어하는 기술 개발, 칩에 한 번 세포가 생존할 수 있도록 유지, 세포는 지지하지만 센서의 민감한 부분을 보호하는 생활환경 조성 등이 있다.[11] 더 빠른 병원체 검출 기술의 의미는 널리 퍼져 있다. 환자는 전문의를 방문하여 혈액이나 소변 샘플을 제공하고 몇 분 안에 분석을 받을 수 있다.[12] 더 이상 환자와 의사가 이물질의 존재를 결정하기 위해 실험실 결과를 기다릴 필요가 없을 것이다. 군 당국은 항공 샘플과 물 샘플을 시험하여 파병 직전에 위협을 발견할 수 있을 것이다. 높은 인지도와 심지어 일반 사무실 건물도 이러한 감지기를 모든 복도에 장착하여 공기에 의한 병원균을 능동적으로 찾아낼 수 있어 대피할 수 있는 충분한 시간을 남겨둘 수 있다.[13] 이는 B세포가 미리 위험을 감지하는 카나리아 역할을 하는 '탄광 속의 카나리아'라는 개념으로 거슬러 올라간다.[14]

참조

  1. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  2. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  3. ^ 새로운 세포 기반 센서가 블러드하운드처럼 위험을 감지한다. 사이언스 데일리[인터넷] 2008년 5월 6일 [2011년 12월 5일 예정]
  4. ^ P. 벨그라더, M. Okuzumi, F. Pourahmadi, D.A. Borkholder, M.A. Northrup, "PCR 분석을 위한 포자를 준비하는 마이크로 유체 카트리지," Biosens. 바이오전자, 제14권, 번호 10–11, 2000, 페이지 849–852.
  5. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  6. ^ T.H. 라이더, M.S. 페트로빅, F.E. 나르기 외 연구진, "병원균의 신속한 식별을 위한 A B Cell-Based Sensor," Science, vol. 301, 2003년 7월 11일, 페이지 213–215
  7. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  8. ^ M.J. 코미에, D.C. 프라셔, M. 롱기아루, R.O. 맥캔,"Ca2+ 활성화 포토프로테인, 아에코린의 효소 및 분자 생물학," 포토케미컬. Photobiol, 제49권, 제4권, 1989년 페이지 509–512.
  9. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  10. ^ 샤피로 벤자민, 아브셔 파멜라, 스멜라 엘리자베트, 위르츠 데니스, 발명가들. 생화학적 병원체 탐지를 위한 세포 카나리아. 미국은 2007년0212681. 2007년 9월 13일에 특허를 얻었다.
  11. ^ 샤피로 벤자민, 아브셔 파멜라, 스멜라 엘리자베트, 위르츠 데니스, 발명가들. 생화학적 병원체 탐지를 위한 세포 카나리아. 미국은 2007년0212681. 2007년 9월 13일에 특허를 얻었다.
  12. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  13. ^ 페트로빅, 마사 S, 제임스 D. 하퍼, 프랜시스 E 나르기, 에릭 D. 슈워벨, 마크 C 헤네시, 토드 H. 라이더, 마크 A. 홀리스. "생물-에이전트 식별을 위한 래피드 센서." http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdf 웨이백 머신에 2012-05-05 보관. 웹. 2012년 5월 6일.
  14. ^ 새로운 세포 기반 센서가 블러드하운드처럼 위험을 감지한다. 사이언스 데일리[인터넷] 2008년 5월 6일 [2011년 12월 5일 예정] https://www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080506151137.htm에서 이용 가능:

외부 링크