Kimyasal biyolojideki uzun süredir devam eden zorluklardan biri, eylemi rahatsız etmeden canlı hücrelerdeki işyerinde biyolojik süreçleri doğrudan gözlemlemenin yollarını bulmaktır. Yeni tedavilerin kilidini açmak ve hastalık süreçlerini ve diğer biyolojik olayları daha iyi anlamak için, bilim adamları, biyomoleküler etiketleme olarak bilinen bir uygulama olan gerçek zamanlı olarak hücrelerdeki moleküler etkileşimleri izlemek için farklı yöntemler kullanmışlardır.
Ancak mevcut yöntemlerin sınırlamaları vardır, istenmeyen kimyasal reaksiyonlar yaratır veya süreçte hücreler istenir. Şimdi, Northeastern Üniversitesi araştırmacılarından oluşan bir ekip, biyomoleküler etiketlemeyi canlı hücreler için güvenli hale getirmenin bir yolunu bulduklarını düşünüyorlar. “Kimya’yı tıklayın,” Bilim adamlarının yeni kimyasal formüller oluşturmak için kimyasal reaksiyonlar üretme süreci.
Northeastern Yardımcı Doçent, tıklama kimyası ve RNA görüntüleme konusunda uzmanlaşmış Sara Rouhanifard, kendisi ve bir araştırma bilim adamları ekibinin, aradıkları bir atılım reaktifi oluşturduğunu söylüyor. “Tıklayın,” Söyledikleri yeni bir araç, ilaç keşfi, teşhis ve biyolojik araştırmalara yardımcı olacaktır.
Bu araç, bakıra bağlanan ve böylece insan hücreleri üzerindeki toksik etkilerini hafifleten bir kimyasal ajan olan bakır-şapel ligand olarak adlandırılan şeydir. Rouhanifard, biyomoleküler etiketlemeyi daha iyi etkinleştireceğini söylediği reaktifin sonucu olduğunu söylüyor. “Başarısız bir deneye dayanan kazara bir bulgu.”
“Bir tür kazaydı” diyor.
Rouhanifard ve meslektaşları bulguları yayınladılar. Doğa İletişimi.
Rouhanifard’ın laboratuvarındaki araştırmacılar, bakır katalizli azid-alkin sikloaddition (CUAAC) adı verilen belirli bir kimyasal reaksiyona odaklanmıştır.
Kovalent konjugasyon adı verilen moleküllerin Lego benzeri birleştirilmesi, biyomedikal araştırmalardan nanoteknolojiye kadar çok çeşitli alanlarda uygulamalara sahiptir.
Ancak, tıklama kimyasının temelini düşünen CuAC reaksiyonu, dünya çapında 2027 yılına kadar 15 milyar doları aşması öngörülen umut verici bir pazar olan canlı hücre araştırması için hiçbir zaman geçerli olmamıştır.
“Hiç kimse, canlı hücrelerin içindeki CuAAC reaksiyonunu kullanarak biyomolekülleri izleyemedi ve bunun nedeni, bakırın hücreler için toksik olmasıdır.” Rouhanifard diyor. “Bakır’ı hücrelere koyamazsınız çünkü onları öldürecektir.”
Bakır-kolatasyon ligandı devreye girer. Reaktif, bakırın canlı hücrelerde güvenli olduğunu kanıtlayacak bir dereceye nötralize edilirken, reaksiyonun verimli bir şekilde gerçekleşmesini sağlar.
Araç aynı zamanda görev için gerekli hassasiyeti de getirir: oldukça seçicidir, yani bilim adamları farklı fonksiyonel grupları daha iyi izole edebilir ve inceleyebilirler – paylaşılan bir amaca hizmet eden hücrelerin içindeki molekül sınıfları – başkalarını tehlikeye atmadan veya bunlara zarar vermeden.
“Tüm bunlar önemlidir” Rouhanifard diyor. “Canlı hücre etiketleme, hücreyi korumak ve bir şeyler hızlı bir şekilde yapmakla ilgilidir.”
Geçen yüzyılda geliştirilen görüntüleme teknikleri, geniş alan floresan gibi, bilim adamlarının mikroskopideki hücrelerin moleküler yapılarını daha iyi tanımlamasını ve farklılaştırmasını mümkün kılmıştır.
“Genellikle, bir anlık görüntüdeki hücrelere bakıyoruz,” Rouhanifard diyor. “Sabit bir şeye bakıyoruz. Ancak moleküller dinamiktir. Çevrelerinde olan şeylere yanıt olarak hareket ediyorlar ve bu çevreyi daha kolay görselleştirmenin yollarını bulmaya çalışıyoruz.”
Rouhanifard ve ekibi, Biyoteknoloji ve Farmasötik Araştırmacılar ve Şirketler için yaygın kullanım için kullanılabilir hale getirmeyi umuyor. Şimdi, ticarileştirmeye hazır hale getirmek için bakır-şapel ligandını ince ayarlamaya odaklanmıştır.
Rouhanifard, ilerlemenin gen ekspresyonu ve hastalık gelişimi alanında devam eden araştırmalarına dönüşebileceğini umduğunu söyledi.
“Bu yeni reaksiyonla gerçekten elde etmek istediğimiz şey, canlı hücrelerin içindeki tek RNA moleküllerini genetik olarak mühendislik yapmadan izleyebilmektir.” Rouhanifard diyor.
“Örneğin, bir hasta örneği alabilmek ve RNA’nın bu hücre etrafında nasıl hareket ettiğini görebilmek istiyorum ve bunu hastalıkta yapmaması için onu nasıl kontrol edebilirim. Amaç, esasen insan hastalığını tedavi etmektir.”
