錫拉丘茲大學(xué)藝術(shù)與科學(xué)學(xué)院的物理學(xué)家希望通過(guò)一種新型的納米材料來(lái)改善癌癥檢測(cè)。Liviu Movileanu，物理學(xué)教授，創(chuàng)造了微小的傳感器，可以檢測(cè)，表征和分析血清中的蛋白質(zhì) - 蛋白質(zhì)相互作用(PPI)。來(lái)自PPI的信息可能是生物醫(yī)學(xué)行業(yè)的福音，因?yàn)檠芯咳藛T試圖消除允許癌細(xì)胞生長(zhǎng)和擴(kuò)散的蛋白質(zhì)。

Movileanu的研究結(jié)果是自然生物技術(shù)論文的主題，由博士共同撰寫。學(xué)生Avinash Kumar Thakur。“對(duì)人類基因組的詳細(xì)了解為識(shí)別與其他蛋白質(zhì)短暫物理結(jié)合的許多功能蛋白開辟了新的前沿，”Movileanu說(shuō)。“這些PPI強(qiáng)度的主要擾動(dòng)導(dǎo)致疾病狀況。由于這些相互作用的短暫性，需要新的方法來(lái)評(píng)估它們。”

進(jìn)入Movileanu的實(shí)驗(yàn)室，該實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)，創(chuàng)建和優(yōu)化一種稱為納米生物傳感器的獨(dú)特生物物理工具。這些高靈敏度，基于孔隙的工具可在單分子水平上檢測(cè)機(jī)械過(guò)程，如PPI。盡管PPI在人體中無(wú)處不在，但現(xiàn)有方法很難檢測(cè)到它們，因?yàn)樗鼈?即影響細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和癌癥發(fā)展的PPI)持續(xù)約一毫秒。

Movileanu的反應(yīng)是在細(xì)胞膜上形成一個(gè)洞- 一個(gè)稱為納米孔的孔 - 通過(guò)它射出電流。當(dāng)?shù)鞍踪|(zhì)靠近或穿過(guò)納米孔時(shí)，電流的強(qiáng)度會(huì)發(fā)生變化。這些變化使他能夠確定每種蛋白質(zhì)的特性并最終確定其特性。這個(gè)概念并不是新的 - 它在20世紀(jì)80年代首次被闡述 - 但直到最近才有科學(xué)家開始大規(guī)模制造和表征納米生物傳感器以檢測(cè)DNA，糖，爆炸物，毒素和其他納米級(jí)材料。

Movileanu希望他的實(shí)時(shí)技術(shù)能夠在癌癥傳播之前檢測(cè)出來(lái)。

他特別感興趣的一種癌癥是淋巴細(xì)胞白血病，一種從骨髓開始并溢入血液的常見和侵襲性疾病。由于白血病細(xì)胞不成熟并且死亡不當(dāng)，它們通常會(huì)失控。“白血病細(xì)胞在骨髓中積聚，擠出正常，健康的細(xì)胞，”Movileanu解釋說(shuō)。“與通常從乳房，結(jié)腸或肺部[并擴(kuò)散到骨髓 ]的其他癌癥不同，淋巴細(xì)胞白血病起源于淋巴結(jié)，因此得名。”

今年夏天，他獲得了美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院(NIH)提供的另一項(xiàng)為期四年的補(bǔ)助金 - 他迄今為止的第三筆百萬(wàn)美元 - 用于建立納米生物傳感器。該項(xiàng)目涉及紐約州立大學(xué)上州醫(yī)科大學(xué)的同事，由Michael Cosgrove G'93領(lǐng)導(dǎo)，G'98，生物化學(xué)和分子生物學(xué)副教授。

Movileanu的項(xiàng)目是一個(gè)名為interactomics的新興領(lǐng)域的一部分，該領(lǐng)域使用實(shí)驗(yàn)和計(jì)算技術(shù)來(lái)研究蛋白質(zhì)之間的相互作用和相互作用的后果。

“從單一蛋白質(zhì)樣本中收集的數(shù)據(jù)是巨大的，”Movileanu說(shuō)，他是物理系生物物理和生物材料研究小組的成員。“我們的納米結(jié)構(gòu)使我們能夠以敏感，特異和定量的方式觀察生物化學(xué)事件。之后，我們可以對(duì)單個(gè)蛋白質(zhì)樣本進(jìn)行可靠的評(píng)估。”

至于未來(lái)，Movileanu希望在更復(fù)雜的生物樣本中研究PPI，例如細(xì)胞裂解物(含有“粉碎”細(xì)胞的液體)和組織活檢。

“如果我們知道細(xì)胞的各個(gè)部分是如何起作用的，我們就可以弄清楚為什么細(xì)胞會(huì)從正常功能轉(zhuǎn)向腫瘤狀態(tài)，”Movileanu說(shuō)，他獲得了博士學(xué)位。在羅馬尼亞布加勒斯特大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)。“我們的小傳感器可能為生物標(biāo)記物篩選，蛋白質(zhì)分析和蛋白質(zhì)的大規(guī)模研究(稱為蛋白質(zhì)組學(xué))做大事。”