211service.com
Laboratorijas dzīves šķēle
Students Kolins Buss eksperimentē ar paņēmienu, kas varētu palīdzēt ierobežot balto asinsķermenīšu pārsvaru. 2018. gada 22. augusts
Kolins Buss, MIT Koha Integratīvās vēža izpētes institūta absolvents, saka, ka nav pārāk pārspīlēti saukt BD LSRFortessa par savu labāko draugu. Mēs esam pavadījuši kopā daudzas sestdienas pēcpusdienas, Buss saka par plūsmas citometru, ko izmanto šūnu skaitīšanai un šķirošanai šķīdumā. Pēc tam, kad viņš uz ierīces ievieto šūnu paraugu cauruli un metāla sprausla iesūc šķidrumu, iekārta atdala atsevišķas šūnas un analizē tās, pakļaujot tās dažādiem lāzeriem. Fortessa var izplūst cauri tūkstoš šūnām sekundē, ietaupot pētniekiem, piemēram, Buss, neskaitāmas stundas, skatoties mikroskopā. Nav brīnums, ka viņi ir draugi.
Pat tad, ja izmanto savas jomas visprogresīvākās metodes, Buss, tāpat kā daudzi no 6900 studentiem visā universitātes pilsētiņā, pavada ilgas stundas laboratorijā, veicot šķietami rutīnas uzdevumus. Taču viņa pētījumu potenciāls ir tālu no ikdienišķa. Tehnoloģija, ko viņš pārbauda, pārbaudot visas šīs šūnas, var nodrošināt labāku sepses ārstēšanu, stāvokli, kurā ķermeņa pārmērīga reakcija uz infekciju bojā tā audus un orgānus. Katru gadu aptuveni 250 000 amerikāņu mirst no sepses, kas katru gadu nogalina vairāk nekā piecus miljonus cilvēku visā pasaulē.
Buss sadraudzējās ar Fortesu MIT pēc tam, kad viņu iedvesmoja bioinženieru profesora Sangeeta Bhatia (SM '93, PhD '97) darbs, kurš izstrādāja vēža diagnostiku un terapiju, kas bieži izmantoja nanodaļiņas kā piegādes tehnoloģiju. Buss bija studējis ķīmijas inženieriju Kornelā un sākotnēji domāja kļūt par ārstu, taču viņš saprata, ka viņu vairāk interesē medicīnas pētījumi. Viņš saka, ka man šķiet, ka man var būt lielāka ietekme, izstrādājot jaunu terapeitisko paņēmienu, nevis ārstējot pacientus tieši. Vēlēdamies palīdzēt paplašināt Bhatia nanodaļiņu tehnoloģiju jaunās pielietošanas jomās, piemēram, imūnsistēmas šūnu mērķēšanai, viņš pirms pieciem gadiem pievienojās viņas Koča institūta Daudzšķautņu reģeneratīvo tehnoloģiju laboratorijai. Viņš saka, ka viņa kā doktoranta pētījumi ir mudinājuši viņu pieskarties savam iekšējam inženierim, lai rastu risinājumu kādam patiešām interesantam jautājumam.
Tagad viņa uzmanība ir pievērsta jautājumam, vai imūnsistēmas dabisko reakciju uz infekciju var precīzi noregulēt, veicot nanotehnoloģiju iespējotas gēnu manipulācijas. Tāpēc šodien viņš izmanto Fortesu, lai analizētu no pelēm savākto balto asins šūnu paraugus. Pagājušajā naktī viņš lika vairākām pelēm ieelpot gaisā esošās baktērijas, kas izraisīja infekciju attīstību trīs līdz četru stundu laikā. Šorīt agri viņš tos injicēja ar nanodaļiņām, kas satur mazu traucējošu RNS (siRNS). Un, ja viss noritētu kā plānots, Buss saka, šī ģenētiskā materiāla ievadīšanai viņu asinsritē vajadzētu palīdzēt regulēt viņu imūnsistēmas reakciju uz infekciju.
Doktora kandidāts Kolins Buss savulaik apsvēra iespēju kļūt par ārstu, taču nolēma, ka varētu palīdzēt vairākiem cilvēkiem, izstrādājot terapijas. Tāpēc viņš pievienojās Sangeeta Bhatia's Lab for Multiscale Regenerative Technologies, lai sadarbotos ar viņu, izmantojot uz nanodaļiņām balstītu zāļu piegādi infekcijas slimību apkarošanai.
Peļu ķermeņi reaģē uz infekcijām tāpat kā cilvēku. Kad imūnās šūnas, kas pastāvīgi cirkulē asinsritē, konstatē iebrucēju, piemēram, vīrusa, baktēriju vai sēnīšu, klātbūtni, tās iedarbina ķermeņa imūno reakciju un savervē daudzus aizsargšūnu pulkus, tostarp vairākas no piecām balto šūnu šķirnēm. asins šūnas — lai tām pievienotos infekcijas vietā. Buss pēta monocītus, balto asins šūnu veidu, kas bieži veic savu darbu pārāk labi, piesaistot pārāk daudz citu šūnu un radot pārāk daudz iekaisuma. Lai gan noteiktam lokālam iekaisumam infekcijas vietā ir izšķiroša nozīme, lai iznīcinātu iebrūkošo patogēnu, ilgstošais un plaši izplatītais iekaisums, kas rodas sepses gadījumā, var izraisīt orgānu bojājumus un mazspēju. Ar infekcijām jutīgos orgānos, piemēram, plaušās un sirdī, jūsu imūnā atbilde var vēlēties mest visu, kas tajā ir, baktērijām, saka Buss. Taču pārāk liels iekaisums un pārāk maza uzmanība pārējā ķermeņa regulēšanai var jūs nogalināt pirms infekcijas.
Jūsu imūnā atbilde var vēlēties mest visu, kas tai ir, baktērijām. Bet pārāk daudz iekaisuma... patiesībā var jūs nogalināt pirms infekcijas.
SiRNS nesošās nanodaļiņas, kuras Buss izstrādāja, ir paredzētas, lai kontrolētu šo iekaisumu. Izstrādāts molekulārais pārklājums palīdz viņiem izdzīvot, peldot caur asinsriti, un ļauj tiem piestāt pie monocītu membrānām, lai izkrautu kravu. Pēc tam siRNS ieslīd šūnu DNS replikācijas procesā, bloķējot signālproteīna ražošanu, kas darbojas kā ķīmiska bāka, lai infekcijas vietā piesaistītu citus monocītus. Izaicinājums ir pārliecināties, ka siRNS saišķi netraucē citām imūno šūnu šķirnēm vai pilnībā neizslēdz monocītus. Mēs joprojām vēlamies, lai monocīti reaģētu uz infekciju, saka Buss. Mēs vienkārši nevēlamies, lai viņi pārāk reaģētu.
Šodienas eksperiments ir paredzēts, lai pārbaudītu, vai nanodaļiņas ir sasniegušas paredzēto galamērķi. Tātad pēc balto asins šūnu izolēšanas no asins paraugiem viņš tos kodē ar krāsu. Katram balto asins šūnu veidam ir unikāla virsmas receptoru kombinācija, iekraušanas doki, ko izmanto, lai saistīties ar citām šūnām un mijiedarbotos ar tām. Buss iezīmē šūnas ar dažādām krāsvielām, kas paredzētas, lai tās pievienotos tikai noteiktam receptoram, kas ļauj viņam tās sakārtot pēc šūnu veida. (Piemēram, monocīti Fortesā izstaros zilu, baltu un dzeltenu gaismu.) Buss ir arī nokrāsojis savas nanodaļiņas rozā krāsā. Tātad, ja piegāde bija veiksmīga, monocītiem vajadzētu arī mirdzēt rozā, kad viņš tos palaiž caur Fortesas lāzeriem. Un, saskaitot citu balto asinsķermenīšu skaitu, kas arī izstaro rozā krāsu, Buss varēs noteikt, cik daudz saņēma neparedzētu siRNS paku.
Lai kodētu balto asinsķermenīšu krāsu, Buss izmanto propipeti — instrumentu, kas izskatās kā karstās līmes pistole, lai dozētu savos šķīdumos krāsvielu. Viņa kustības ir ritmiskas — ievietojiet propipeti jaunā sterilā uzgalī, uzsūciet šķīdumu, izdaliet šķīdumu, ievelciet izmantoto galu bioloģisko atkritumu spainī un atkārtojiet. Desmitiem paraugu izveide, tostarp kontroles paraugi, lai pareizi kalibrētu Fortessa, ir atkārtots darbs, taču Buss saka, ka ir atradis savu rievu.
Savos gados, strādājot laboratorijā, Buss saka, ka viņš ir redzējis pieaugošos sīko tehnoloģiju solījumus radīt precīzākus un regulējamākus efektus dzīvo būtņu bioloģiskajos procesos. Tehnoloģijas, piemēram, siRNS nanodaļiņās, ļauj pētniekiem ievērot vienu uzvedību vienā noteiktā šūnu grupā, un precizitāte jau sen ir bijusi nepieejama vēža un infekcijas slimību zāļu terapijā. Viņš saka, ka siRNS terapija dod mums iespēju kontrolēt šūnas atsevišķu gēnu līmenī - tas, kas tradicionāli ir bijis grūti ar mazmolekulāriem medikamentiem. Tāpēc daudzām zālēm ir vairākas nevēlamas blakusparādības.
Buss cer, ka viņa nanodaļiņu eksperimenti, tostarp iepriekšējais darbs, kurā viņš mērķēja uz vēža šūnām, būs viņa disertācijas projekts. Viņš saka, ka lielākā atšķirība starp vēzi un infekcijas slimību darbu ir laika skala. Ar vēzi jūs potējat peles un strādājat mēneša laikā. Ar infekcijas slimībām visam jānotiek 24 stundu laikā.
Pulkstenim tikšķējot viņa siRNS eksperimentā, Buss nes savus krāsotos paraugus pa trim kāpnēm putuplasta kastē ar ledu, lai izlaistu tos cauri Fortesai. Kad baltie asinsķermenīši izkļūst cauri lāzeru labirintam, monitorā sāk parādīties mazi punktiņi. Viņš noliecas uz priekšu un apskata daudzos zemes gabalus, kad šūnas sāk grupēties.
Vai jūs to redzat? viņš saka, pārslēdzoties starp zilo, balto un dzelteno krāsu diagrammām — krāsvielu krāsām, kas atbilst monocītu receptoriem — un diagrammu, kas atbilst rozā marķējumam uz siRNS pakām. Punkti ir sagrupēti vienā un tajā pašā vietā uz visiem tiem, kas nozīmē, ka viņa pakas atrada monocītus un izkrauja to kravu. Viņam būs jāpārbauda citu balto asinsķermenīšu veidu rezultāti, lai noskaidrotu, vai arī tie ir saņēmuši siRNS pakas. Un priekšā ir simtiem šī paša eksperimenta atkārtojumu. Bet pagaidām viņš skatās uz izkliedes diagrammu, stāstot, ka viņa nanodaļiņas atrada savu mērķi. Tas ir skaists, viņš saka.