Was begann als ein Flur-Gespräch zwischen Kollegen ist nun ein „Motor für die Entdeckung von neuen therapeutischen targets in Zellen“ Dank der Medizin von Design, sagt Shana Kelley, einem Universitätsprofessor, in der Leslie Dan Faculty of Pharmacy an der University of Toronto.
Kelley ‚ s Labor war die Entwicklung einer tragbaren, chip-ähnliches Gerät, dass verwendet kleine Magnete zum Sortieren von großen Populationen von gemischten Zelltypen als Teil Ihrer Medizin von Design-team-Projekt. Sie fragte sich, ob das Gerät gekoppelt werden können mit CRISPR-basierte gen-editing-Technologie entwickelt, durch die eine andere Medizin von Design team leader, Jason Moffat, ein professor in der Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research. Sie argumentierten, dass die beiden Methoden zusammen beschleunigen könnten kämmen durch das menschliche Genom für potenzielle Wirkstoff-targets. „Wir beiläufig vereinbart kombinieren unsere Technologien—und es unglaublich gut funktioniert“, sagt Kelley.
„Das ist der Vorteil, dass Sie Teil der dynamischen Forschungslandschaft in Toronto und Medizin by Design“, sagt Kelley. „Ich hätte nie gewusst, wie man diese Technologie, und verbinden Sie es mit CRISPR es, wenn ich nicht alle diese tollen Leute um zu reden.“
Das Ergebnis Ihrer gemeinsamen Anstrengungen, auch in Zusammenarbeit mit Stephane Angers, professor an der Apotheke, und Edward Sargent, University Professor am Department of Electrical and Computer Engineering, heißt Mikrofone, die für mikrofluidische Zelle Sortieren, beschrieben in einer Studie, veröffentlicht heute in der journal Natur Biomedical Engineering.
Mikrofone ermöglichen es den Forschern zu durchforsten des menschlichen Genoms schneller bei der Suche nach Genen, deren protein-Produkte, die ausgerichtet werden können durch Drogen.
In einer Stunde, Mikrofone sammeln wertvolle, seltene Zellen, in denen CRISPR zeigte viel versprechende drug targets, die aus einem großen und gemischten Zellpopulation Das gleiche experiment nehmen würde 20-30 Stunden mit dem gold-standard-Methode der Fluoreszenz-basierte Sortierung.
Forscher verwenden CRISPR zum ausschalten in die Zellen jeder der etwa 20.000 menschlichen Gene und sehen, wie diese auf die Ebenen der Krankheit verbundenen proteins, die, sagen wir, hilft, Krebs zu verbreiten. Dies kann zeigen andere gen-Kandidaten, und die Proteine, die Sie Kodieren, dass die Arbeit in der gleichen Signalweg und die werden gezielt mit Medikamenten zu entfernen, die target-protein und halt Krebs. Der Nachteil ist, dass die genetischen screens Ergebnis in gemischten zellpopulationen, die eine gewünschte Wirkung in der Gegenwart in einem verschwindend kleinen Anteil der Zellen, die abgeschöpft werden für die weitere Untersuchung. Die meisten Zell-Sortierung Instrumente verwenden Laserstrahlen zu trennen fluoreszenzmarkierte Zellen, aber das dauert seine Zeit.
MICS arbeitet schneller Dank der winzigen Magnete speziell entwickelt, um binden die target-proteins, wodurch die Zellen bestreut mit magnetischen Partikeln. Etwa die Hälfte der Größe einer Kreditkarte, die Oberfläche ist gestreift mit Streifen aus magnetischem material, die Fähre die Zellen von einem Ende der Vorrichtung zum anderen. Einmal am Fernen Ende, die Zellen fallen in distinct collection Kanäle auf der Grundlage, wie viele Partikel tragen Sie als proxy für die Menge des zielproteins.
„So viele, wie ein Milliarden Zellen, kann die Reise auf diesem highway der magnetischen Hilfslinien auf einmal, und wir können Prozess, der in einer Stunde“, sagt Kelley.“ Es ist ein großer gamechanger für CRISPR-Bildschirme.“
Um zu testen, ob Mikrofone offenbaren kann, neue Wirkstoff-targets, die Forscher konzentrierten sich auf Krebs-Immuntherapie, bei der das immun-system ist so konstruiert, um zu zerstören Tumorzellen. Sie suchten nach einer Möglichkeit zur Verringerung der Ebenen der CD47-protein, das sendet ein „don‘ T eat me“ – signal, um das Immunsystem und ist oft entführt von Krebszellen als eine Flucht immun-Detektion. Andere haben gefunden, dass eine Blockade von CD47 direkt hat schädliche Nebenwirkungen, woraufhin die Medizin durch Design-team zu suchen die Gene, die die Regeln CD47-protein-levels.
Eine Genom-weite CRISPR Bildschirm zeigte ein gen namens QPCTL die codes für ein Enzym, das hilft bei der Tarnung von CD47, das Immunsystem und das könnte blockiert werden, die mit einem off-the-shelf-Droge.
„Wenn Sie modulieren kann CD47 Ebenen, indem Sie auf QPCTL , dass könnte ein interessanter trick, das Immunsystem zu löschen Krebs“, sagt Moffat.
Es ist früh Tage noch, aber Kelley und Moffat sind hoffnungsvoll über QPCTL das therapeutische potential in der Krebstherapie, vielleicht als ein Weg, um Makrophagen zu Ziel-Tumorzellen. Sie starten auch eine multi-lab in Zusammenarbeit PEGASUS-Projekt, für Phänotypische Genomische Screening im Massstab scale-up der Technologie zu befragen, eine Breite Palette von therapeutischen Ziele.
Auf die regenerative Medizin vor, MICS helfen, enthüllen die Gene, die Aktivierung der Stammzellen in spezialisierte Zelltypen, die erleichtern das ernten des gewünschten Zelltypen für die Therapie.