Un físico de la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Syracuse espera mejorar la detección del cáncer con una nueva y novedosa clase de nanomateriales.
Liviu Movileanu, profesor de física, crea pequeños sensores que detectan, caracterizan y analizan las interacciones proteína-proteína PPI en el suero sanguíneo. La información de los PPI podría ser de gran ayuda para la industria biomédica, ya que los investigadores buscan anular las proteínas que permiten el cáncercélulas para crecer y extenderse.
Los hallazgos de Movileanu son objeto de un artículo en Biotecnología de la naturaleza Springer Nature, 2018, en coautoría del estudiante de doctorado Avinash Kumar Thakur. Los Institutos Nacionales de Salud NIH han respaldado su trabajo con un subsidio de cuatro años y $ 1.17 millones.
"El conocimiento detallado del genoma humano ha abierto una nueva frontera para la identificación de muchas proteínas funcionales involucradas en breves asociaciones físicas con otras proteínas", dice Movileanu. "Las perturbaciones importantes en la fuerza de estos IBP conducen a enfermedades. Porquede la naturaleza transitoria de estas interacciones, se necesitan nuevos métodos para evaluarlas "
Ingrese al laboratorio de Movileanu, que diseña, crea y optimiza una clase única de herramientas biofísicas llamadas nanobiosensores. Estas herramientas altamente sensibles, basadas en poros, detectan procesos mecanísticos, como PPI, a nivel de molécula única.
Aunque los IBP se producen en todas partes del cuerpo humano, son difíciles de detectar con los métodos existentes porque es decir, los IBP que afectan la señalización celular y el desarrollo del cáncer duran aproximadamente un milisegundo.
La respuesta de Movileanu ha sido crear un agujero en la membrana celular, una abertura conocida como nanoporo a través de la cual dispara una corriente eléctrica. Cuando las proteínas se acercan o atraviesan el nanoporo, la intensidad de la corriente cambia. Los cambiospermitirle determinar las propiedades de cada proteína y, en última instancia, su identidad.
El concepto no es nuevo, se articuló por primera vez en la década de 1980, pero solo recientemente los científicos comenzaron a fabricar y caracterizar nanobiosensores a gran escala para detectar ADN, azúcares, explosivos, toxinas y otros materiales a nanoescala.
Movileanu espera que sus técnicas en tiempo real detecten los cánceres antes de que se propaguen.
Un tipo de cáncer en el que está particularmente interesado es la leucemia linfocítica, una enfermedad común y agresiva que comienza en la médula ósea y se derrama en la sangre. Debido a que las células leucémicas no maduran y mueren adecuadamente, a menudo se descontrolan.
"Las células de leucemia se acumulan en la médula ósea y desplazan a las células sanas normales", explica Movileanu. "A diferencia de otros cánceres, que generalmente comienzan en los senos, el colon o los pulmones [y se propagan a la médula ósea], la leucemia linfocítica se originaen los ganglios linfáticos, de ahí el nombre "
Durante el verano, recibió otra subvención de cuatro años de NIH, su tercer millón hasta la fecha, para construir nanobiosensores. Este proyecto involucra a colegas de la Universidad de Medicina del Estado de SUNY, dirigido por Michael Cosgrove G'93, G'98, profesor asociado de bioquímica y biología molecular.
Los proyectos de Movileanu son parte de un campo emergente llamado interactomía, que utiliza técnicas experimentales y computacionales para estudiar las interacciones, y las consecuencias de esas interacciones, entre proteínas.
"Los datos obtenidos de una muestra de proteína única son inmensos", dice Movileanu, miembro del grupo de investigación de Biofísica y Biomateriales del Departamento de Física. "Nuestras nanoestructuras nos permiten observar eventos bioquímicos de manera sensible, específica y cuantitativa".Luego, podemos hacer una evaluación sólida sobre una sola muestra de proteína ".
En cuanto al futuro, Movileanu quiere estudiar IBP en muestras biológicas más complejas, como lisados celulares líquido que contiene células "desmoronadas" y biopsias de tejidos.
"Si sabemos cómo funcionan las partes individuales de una célula, podemos descubrir por qué una célula se desvía de la funcionalidad normal hacia un estado similar a un tumor", dice Movileanu, quien obtuvo un doctorado en física experimental de la Universidad deBucarest en Rumania. "Nuestros pequeños sensores pueden hacer grandes cosas para la detección de biomarcadores, el perfil de proteínas y el estudio a gran escala de proteínas [conocido como proteómica]".
En junio, Movileanu presentó en la primera Reunión de Nanomateriales del Nordeste de la Sección Norte de Nueva York de la American Chemical Society ACS, celebrada en Lake Placid. Desde entonces repitió su discurso de ACS en las universidades Brown y Clarkson y en la 15ª edición anualConferencia internacional sobre dinámica de flujo en Sendai, Japón.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Syracuse . Original escrito por Rob Enslin. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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