Ett komplext samspel av molekylära komponenter styr nästan alla aspekter av biologiska vetenskaper - hälsosam organismutveckling, sjukdomsprogression, och läkemedlets effektivitet är alla beroende av hur livets molekyler interagerar i kroppen. Att förstå dessa biomolekylära interaktioner är avgörande för upptäckten av nya, mer effektiv terapi och diagnostik för att behandla cancer och andra sjukdomar, men för närvarande kräver forskare att ha tillgång till dyr och genomarbetad laboratorieutrustning.
Nu, en ny metod som utvecklats av forskare vid Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering, Boston Children's Hospital och Harvard Medical School lovar ett mycket snabbare och billigare sätt att undersöka biomolekylärt beteende, öppna dörren för forskare i praktiskt taget alla laboratorier världen över för att gå med i strävan efter att skapa bättre läkemedel. Resultaten publiceras i februari nummer av Naturmetoder .
"Analys av biomolekylär interaktion, en hörnsten i biomedicinsk forskning, utförs traditionellt med hjälp av utrustning som kan kosta hundratusentals dollar, "sade Wyss Associate Faculty -medlem Wesley P. Wong, Ph.D., senior författare till studien. "I stället för att utveckla ett nytt instrument, vi har skapat ett nanoskalaverktyg gjord av DNA -strängar som kan upptäcka och rapportera hur molekyler beter sig, möjliggör att biologiska mätningar kan göras av nästan alla, använder endast vanliga och billiga laboratoriereagenser. "
Wong, som också är biträdande professor vid Harvard Medical School vid avdelningarna för biologisk kemi och molekylär farmakologi och pediatrik och utredare vid programmet i cellulär och molekylär medicin vid Boston Children's Hospital, kallar de nya verktygen för DNA "nanoswitches".
Nanoswitches består av DNA -strängar på vilka molekyler av intresse strategiskt kan fästas på olika platser längs strängen. Interaktioner mellan dessa molekyler, som den framgångsrika bindningen av en läkemedelsförening med dess avsedda mål, såsom en proteinreceptor på en cancercell, få formen på DNA -strängen att förändras från en öppen och linjär form till en sluten slinga. Wong och hans team kan enkelt separera och mäta förhållandet mellan öppna DNA -nanoswitchar kontra deras slutna motsvarigheter genom gelelektrofores, ett enkelt laboratorieförfarande som redan används i de flesta laboratorier, som använder elektriska strömmar för att skjuta DNA -strängar genom små porer i en gel, sortera dem utifrån deras form
"Våra DNA -nanoswitchar sänker dramatiskt hinder för att göra traditionellt komplexa mätningar, "sa förste författaren Ken Halvorsen, tidigare vid Wyss Institute och för närvarande forskare vid RNA Institute vid University of Albany. "Alla dessa leveranser är allmänt tillgängliga och experimenten kan utföras för slantar per prov, vilket är en häpnadsväckande jämförelse med kostnaden för konventionell utrustning som används för att testa biomolekylära interaktioner. "
För att uppmuntra antagandet av denna metod, Wong och hans team erbjuder gratis material till kollegor som vill prova att använda sina DNA -nanoswitchar.
"Vi har inte bara skapat startpaket utan har skisserat ett steg-för-steg-protokoll för att låta andra omedelbart implementera denna metod för forskning i sina egna laboratorier, eller klassrum ", säger medförfattaren Mounir Koussa, en doktorsexamen kandidat i neurobiologi vid Harvard Medical School.
"Wesley och hans team är fast beslutna att påverka hur biomolekylär forskning görs på en grundläggande nivå, vilket framgår av deras ansträngningar att göra denna teknik tillgänglig för laboratorier överallt, "sade Wyss Institute grundande direktör Donald Ingber, M.D., Ph.D., som också är Judah Folkman professor i vaskulär biologi vid Boston Children's Hospital och Harvard Medical School och professor i bioingenjör vid Harvard SEAS. "Biomedicinska forskare över hela världen kan börja använda denna nya metod direkt för att undersöka hur biologiska föreningar interagerar med sina mål, använder vanligt tillgängliga förnödenheter till mycket låg kostnad. "
