การควบคุมการแสดงออกยีนของยีนตัวเองจะช่วยรักษาพยาบาลได้

Anonim

การแสดงออกของยีนเป็นพื้นฐานของชีวิตโดยที่เซลล์แต่ละเซลล์จะเปิดและปิดยีนเฉพาะ ดังนั้นอุปกรณ์ที่เป็นอิสระที่สามารถควบคุมการเปิด - ปิดจะมีค่ามากในการดูแลทางการแพทย์

วงจรสังเคราะห์สังเคราะห์เป็นเทคโนโลยีเพื่อควบคุมการแสดงออกของยีนและเซลล์โปรแกรมเพื่อทำหน้าที่ที่ต้องการ ดังนั้นการเพิ่มความซับซ้อนของวงจรทางพันธุกรรมจะช่วยให้เราสามารถควบคุมเซลล์ได้อย่างแม่นยำมากขึ้น

อย่างไรก็ตามความซับซ้อนของวงจรทางพันธุกรรมยังคงอยู่ในระดับต่ำ เนื่องจากในระบบปฏิกิริยาการแพร่กระจายทั่วไปเอนไซม์และสารตั้งต้นมีให้แยกกันและความผูกพันที่ไม่เฉพาะเจาะจงของเอนไซม์กับพื้นผิวทำให้เกิดการ crosstalk ที่ไม่ได้ตั้งใจระหว่างวงจรต่าง ๆ

นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยโอซาก้านำในโครงการวิจัยร่วมกับมหาวิทยาลัยโตเกียวมหาวิทยาลัยเกียวโตและมหาวิทยาลัยวาเซดะสร้างตรรกะยีนที่เรียกว่า "ยีน nanochips" การใช้ปัจจัยแบบผสมผสานบน nanochips เหล่านี้ nanochips ที่มีอยู่ในตัวเองสามารถเปิดและปิดยีนภายในชิปตัวเดียวป้องกันไม่ให้เกิดการ crosstalk ที่ไม่ตั้งใจ

นักวิจัยพบว่าการตอบสนองของนาโนชิปในเซลล์เทียมเป็นการตอบสนองด้านสิ่งแวดล้อมการคำนวณข้อมูลและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ในระดับชิปเดียว ผลการวิจัยของพวกเขาถูกตีพิมพ์ใน นาโนเทคโนโลยีธรรมชาติ

นาโนเทคโนโลยีดีเอ็นเอเป็นวิธีที่หลากหลายที่ใช้ในการสร้างโครงสร้างที่กำหนดเองและเพื่อควบคุมรูปแบบโมเลกุลที่แม่นยำ นักวิจัยได้ใช้แผ่นสี่เหลี่ยมผืนผ้า (กว้าง 90 nm, 60 nm, สูง 2 nm) และเอนไซม์ RNA polymerase (RNAP ซึ่งเป็นเอนไซม์ที่สังเคราะห์ RNA จากดีเอ็นเอ) และยีนหลายตัว

ความสามารถในการจัดวางรูปแบบนาโนของนาโนเทคโนโลยีดีเอ็นเอช่วยให้นักวิจัยสามารถออกแบบระดับการแสดงออกของยีนได้อย่างสมเหตุสมผลโดยการเปลี่ยนระยะระหว่างโมเลกุลระหว่างเอนไซม์กับยีนเป้าหมายซึ่งจะส่งผลต่อประสิทธิภาพการชนและปฏิกิริยาต่อ ๆ ไป

นักวิจัยได้รวมเซ็นเซอร์เพิ่มเติม ตัวเซ็นเซอร์ที่สามารถตรวจจับสัญญาณประเภทใดก็ได้ควรมีข้อ จำกัด ในการออกแบบที่น้อยที่สุด อย่างไรก็ตามวิธีการทั่วไปได้รับความเดือดร้อนจากข้อ จำกัด หลายประการ (เช่นวัสดุ) เนื่องจากในวงจรทางพันธุกรรมแบบเดิมเซนเซอร์เป็นส่วนหนึ่งของสารตั้งต้นของเอนไซม์ (เช่นดีเอ็นเอในการถอดเสียง) ดูที่หมายเหตุสำหรับรายละเอียด

ตรงกันข้ามในการศึกษาชิ้นส่วนเซ็นเซอร์นี้เป็นอิสระจากปฏิกิริยาของเอนไซม์ ดังนั้นนักวิจัยสามารถใช้วัสดุเซ็นเซอร์ใด ๆ ที่เปลี่ยนระยะเวลาระหว่างโมเลกุลที่มีประสิทธิภาพในการรับรู้สัญญาณซึ่งช่วยให้สามารถสร้างเซ็นเซอร์ต่างๆเพื่อตอบสนองต่อสัญญาณที่แตกต่างกัน (microRNAs, สารเคมีโปรตีนและแสง) นอกจากนี้โดยการรวมและการรวมเซ็นเซอร์ตอบสนองต่อสัญญาณที่แตกต่างกันนักวิจัยได้ประสบความสำเร็จในการถ่ายภาพซ้ำของวงจรทางพันธุกรรม

ในที่สุด nanochip ช่วยให้นักวิจัยสามารถลดความซับซ้อนในการสร้างวงจรทางพันธุกรรมที่ตอบสนองต่อเซลล์เทียมซึ่งเป็นหยดน้ำในน้ำมันและสามารถคำนวณค่า miRNA ได้โดยการผสมผสานชิพมุมฉากซึ่งเป็นการขยายอำนาจของ วงจรทางพันธุกรรม

Hisashi Tadakuma กล่าวว่า "ปัจจัยทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับปฏิกิริยาการถอดรหัสอยู่บน nanochip แบบบูรณาการนี้ดังนั้นความรู้สึกด้านสิ่งแวดล้อมการคำนวณข้อมูลและการผลิตผลิตภัณฑ์จะเสร็จสมบูรณ์ในระดับ single-chip ในอนาคตอันใกล้ nanochips ที่เป็นอิสระจะมีประโยชน์ การรักษาเซลล์ในสถานะสุขภาพโดยการควบคุมการแสดงออกทางพันธุกรรมและอวกาศชั่วคราวซึ่งจะรวมอุดมคติของคำว่า 'การป้องกันที่ดีที่สุดคือการรักษา'. "

ตัวเซ็นเซอร์ที่สามารถตรวจจับสัญญาณประเภทใดก็ได้ควรมีข้อ จำกัด ในการออกแบบที่น้อยที่สุด อย่างไรก็ตามวิธีการทั่วไปได้รับความเดือดร้อนจากข้อ จำกัด หลายประการ (เช่นวัสดุ) เนื่องจากในวงจรทางพันธุกรรมแบบดั้งเดิมประสิทธิภาพของการเชื่อมโยงระหว่างเอนไซม์เช่น RNAP (คีย์) กับยีนเป้าหมาย (ล็อคเป้าหมาย) โดยเฉพาะอย่างยิ่งลำดับโปรโมเตอร์ในโมเลกุลดีเอ็นเอถูกควบคุมโดยปัจจัยการถอดรหัส (ตัวควบคุม) เนื่องจากตัวควบคุมและเอนไซม์ควรยึดกับเซ็นเซอร์ (บริเวณผู้ประกอบการ) ใกล้กับล็อคเป้าหมายวัสดุของเซ็นเซอร์จะต้องมีสารตั้งต้นของตัวควบคุมและเอนไซม์ (เช่นดีเอ็นเอในการถอดความ) และตัวควบคุมจะต้องเป็นดีเอ็นเอ โปรตีน. ดังนั้นทั้งตัวควบคุม (สัญญาณ) และเซนเซอร์มีข้อ จำกัด ด้านวัสดุ

อย่างไรก็ตามในการศึกษาครั้งนี้ความถี่ของผลผูกพันและปฏิกิริยาที่ตามมาจะถูกควบคุมโดย (1) ระยะระหว่างโมเลกุลระหว่างเอนไซม์กับยีนเป้าหมายและ (2) ลักษณะของโซ่กุญแจ (เช่นความแข็งแกร่งความยาว) ดังนั้นส่วนประกอบของเซ็นเซอร์จึงเป็นอิสระจากปฏิกิริยาของเอนไซม์และเซ็นเซอร์และตัวควบคุมจะไม่มีข้อ จำกัด ด้านวัสดุทำให้เซ็นเซอร์ต่างๆสามารถตอบสนองต่อสัญญาณที่แตกต่างกันได้ (สารเคมีโปรตีนและแสง)

menu
menu