యూనివర్శిటీ ఆఫ్ విస్కాన్సిన్-మాడిసన్ బయోకెమిస్ట్‌లు కొత్త, సమర్థవంతమైన పద్ధతిని అభివృద్ధి చేశారు, ఇది మొదటి ప్రతిస్పందనదారులకు, పర్యావరణ పర్యవేక్షణ సమూహాలకు లేదా మీకు కూడా, మన శరీరాలు మరియు పరిసరాలలో హానికరమైన మరియు ఆరోగ్యానికి సంబంధించిన పదార్థాలను త్వరగా గుర్తించే సామర్థ్యాన్ని అందిస్తుంది.
ప్రోటీన్లతో సంకర్షణ చెందే చిన్న అణువులు కీలకమైన జీవ ప్రక్రియలను ప్రారంభించవచ్చు, మెరుగుపరుస్తాయి మరియు నిరోధించగలవు. విటమిన్లు లేదా హార్మోన్లు వంటి కొన్ని చిన్న అణువులు మన ఆరోగ్యంతో ముడిపడి ఉంటాయి. ఓపియాయిడ్ల వంటి మరికొన్ని విషపూరితమైనవి, మరియు అవి రోగి యొక్క వ్యవస్థలో ఉన్నాయో లేదో తెలుసుకోవడం అత్యవసర వైద్య చికిత్స కోసం అవసరం. కొన్ని చిన్న అణువుల ఉనికి మన త్రాగునీటిలో లోహాలు వంటి కాలుష్య కారకాలు మరియు పర్యావరణ విషపదార్ధాల ఉనికిని కూడా సూచిస్తుంది.
నమూనాలో చిన్న అణువులను గుర్తించడం అనేది తరచుగా ఖరీదైన మరియు సమయం తీసుకునే ప్రయోగశాల పరీక్షలను కలిగి ఉంటుంది. ఔషధ అధిక మోతాదు వంటి అత్యవసర పరిస్థితుల్లో, ఏదైనా ఆలస్యం ప్రాణాలను రక్షించే చికిత్సను వాయిదా వేయవచ్చు. నిర్దిష్ట చిన్న అణువుల ఉనికిని త్వరగా మరియు చౌకగా గుర్తించే ఆన్-సైట్ టెస్ట్ కిట్ మొదటి-స్పందన మరియు అత్యవసర ఔషధం, ఇంట్లో ఆరోగ్య పర్యవేక్షణ మరియు పర్యావరణ విషాన్ని గుర్తించడం వంటివి మెరుగుపరుస్తుంది.
UW-మాడిసన్ బయోకెమిస్ట్రీ ప్రొఫెసర్ వత్సన్ రామన్, “చిన్న అణువులు అన్ని జీవశాస్త్రంలో విస్తృతంగా ఉన్నాయి. “సున్నితమైన నిర్దిష్టతతో చిన్న అణువులతో బంధించే ప్రోటీన్‌లను రూపొందించడంలో ప్రకృతి నిజంగా మంచిది. మనకు ఉన్న ప్రశ్న ఏమిటంటే, మనం గుర్తించడానికి ఆసక్తి ఉన్న ఏ చిన్న అణువుతోనైనా బంధించేలా ప్రకృతి ప్రోటీన్‌లను పునర్నిర్మించగలమా.”
చిన్న అణువులు కొన్ని ప్రొటీన్‌లతో సంకర్షణ చెందుతాయి కాబట్టి, చక్కగా రూపొందించబడిన ప్రోటీన్ ఒక నిర్దిష్ట అణువు సమక్షంలో జీవరసాయన హెచ్చరిక వ్యవస్థను ప్రారంభించగలదు, ఉదాహరణకు మాదక లేదా మెటాబోలైట్ (మన శరీరం ఆహారం వంటి పెద్ద పదార్థాలను విచ్ఛిన్నం చేసినప్పుడు ఉత్పత్తి చేయబడిన చిన్న అణువులు).
రామన్ అటువంటి వ్యవస్థను రూపొందించడానికి ఆసక్తి చూపాడు. కానీ, కొన్ని ప్రోటీన్లు సహజంగా ఒకటి లేదా అంతకంటే ఎక్కువ చిన్న అణువులతో సంకర్షణ చెందడానికి పరిణామం చెందాయి, ఒక నిర్దిష్ట చిన్న అణువుతో పరస్పర చర్య చేయడానికి ఒక ప్రోటీన్‌ను ఇంజనీరింగ్ చేయడంలో ఉత్తమంగా సరిపోయేలా కనుగొనడానికి పదివేల అవకాశాలను పరీక్షించడం ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియ ఖర్చు మరియు సమయం-నిషేధించవచ్చు.
ఈ ప్రక్రియను వేగవంతం చేయడానికి, రామన్ ల్యాబ్‌లోని పరిశోధకులు సెన్సార్-సెక్‌ను అభివృద్ధి చేశారు, ఇది ఆసక్తిని కలిగించే అణువుతో ఏవి బంధిస్తాయో గుర్తించడానికి ఏకకాలంలో పదివేల ప్రోటీన్ ఉత్పరివర్తనాలను పరీక్షించే ఒక పద్ధతి (అస్సే అని పిలుస్తారు). ఒక నమూనాలో ఒక చిన్న అణువు ఉందని మరియు ఒక రకమైన జీవరసాయన హెచ్చరిక వ్యవస్థను సక్రియం చేసే దృశ్య సంకేతాన్ని (ఉదాహరణకు, ఆకుపచ్చ మెరుపు) తిప్పడం ద్వారా స్విచ్‌గా పనిచేయడానికి ప్రోటీన్‌లను మరింత సవరించవచ్చు.
ఓపియాయిడ్‌లను అనుకరించే నాల్ట్రెక్సోన్ అనే మందుతో సహా ఆసక్తి ఉన్న అనేక చిన్న అణువులతో పరిశోధకులు సెన్సార్-సీక్‌ను పరీక్షించారు. వారు రూపొందించిన పదివేల ప్రోటీన్ ఉత్పరివర్తనాలలో, వారు నాల్ట్రెక్సోన్‌ను గ్రహించిన వాటిని గుర్తించారు. అప్పుడు, వారు నాల్ట్రెక్సోన్‌తో పరస్పర చర్య చేసినప్పుడు ప్రోటీన్ ఆకుపచ్చగా మెరుస్తున్న బయోసెన్సర్‌ను సృష్టించారు.
వారి పద్ధతి పనిచేసింది: నాల్ట్రెక్సోన్ కంటితో కనిపించే ఆకుపచ్చ కాంతిని ప్రేరేపించింది. పరిశోధకుల పరిశోధనలు నేచర్ కమ్యూనికేషన్స్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి.
ఇప్పుడు, పరిశోధకులు మానవ మరియు పర్యావరణ ఆరోగ్యానికి సంబంధించిన ఇతర చిన్న అణువుల కోసం సాధ్యమయ్యే ప్రోటీన్ మ్యాచ్‌లను తగ్గించే కంప్యూటర్ నమూనాలను నిర్మిస్తున్నారు.
“ఈ పెద్ద డేటాసెట్‌ల నుండి మనం నేర్చుకునేది మా ప్రక్రియను మరింత ప్రభావవంతంగా మరియు సమర్ధవంతంగా చేస్తుంది. మేము మరింత డేటాను సేకరిస్తున్నప్పుడు మరియు మోడల్‌లను మెరుగుపరచడం ద్వారా, బయోసెన్సర్‌లను రూపొందించడంలో మేము మెరుగ్గా మరియు మెరుగ్గా ఉంటాము.” రామన్ అంటున్నారు. “నా లక్ష్యం ఏమిటంటే, మీరు ఏ అణువును గ్రహించాలనుకుంటున్నారో మీరు నాకు చెబితే, మేము కేవలం రెండు వారాల్లో ఆ అణువు కోసం ప్రోటీన్ బయోసెన్సర్‌ను మీకు అందించగలము.”
పరిశోధన యొక్క సంభావ్యత సైన్యం కోసం అప్లికేషన్లను కలిగి ఉంటుంది. రామన్ ల్యాబ్ యొక్క పని US ఆర్మీ మద్దతుతో ఎయిర్ ఫోర్స్ రీసెర్చ్ లాబొరేటరీ సహకారంతో జరిగింది.
“యుఎస్ ఆర్మీ కంబాట్ కెపాబిలిటీస్ డెవలప్‌మెంట్ కమాండ్ ఆర్మీ రీసెర్చ్ లాబొరేటరీ నుండి ప్రారంభ ప్రాథమిక పరిశోధన మంజూరు మరియు వాణిజ్య అభివృద్ధిపై దృష్టి సారించిన తదుపరి ఆర్మీ స్మాల్ బిజినెస్ టెక్నాలజీ ట్రాన్స్‌ఫర్ ప్రోగ్రామ్ కాంట్రాక్ట్ కింద మద్దతు పొందిన ప్రొఫెసర్ రామన్ మరియు అతని పరిశోధన బృందం నుండి ఈ ఫలితాల గురించి మేము సంతోషిస్తున్నాము. వేగవంతమైన బయోసెన్సర్ ఆవిష్కరణ కోసం ప్లాట్‌ఫారమ్” అని ఆర్మీ రీసెర్చ్ ఆఫీస్, DEVCOM ARLలో ప్రోగ్రామ్ మేనేజర్ స్టెఫానీ మెక్‌ఎల్హిన్నీ అన్నారు. “DEVCOM కెమికల్ బయోలాజికల్ సెంటర్ రసాయన మరియు జీవసంబంధమైన బెదిరింపులు, త్రాగునీటి కలుషితాలు మరియు ఉద్భవిస్తున్న టాక్సిన్స్ నుండి యుద్ధ యోధులను రక్షించడానికి బయోసెన్సర్‌లను వేగంగా అభివృద్ధి చేయడానికి సెన్సార్-సెక్ బయోసెన్సర్ ఆవిష్కరణ విధానం యొక్క సామర్థ్యాన్ని అన్వేషిస్తోంది.”
ఈ పనికి తాత్కాలిక పేటెంట్‌ను పొందిన రామన్, తన ల్యాబ్ అభివృద్ధి చేసిన సాంకేతికత కోసం విస్తృతమైన అప్లికేషన్లను చూస్తారు, స్థానిక నీటి వనరులలోని కాలుష్య కారకాలను నిమిషాల్లో గుర్తించే ఫీల్డ్ టెస్ట్‌లు మరియు ఆరోగ్య సూచికలను ట్రాక్ చేసే ఇంట్లోనే పరీక్షలు ఉన్నాయి.
“మేము నాల్ట్రెక్సోన్‌తో ప్రారంభించాము ఎందుకంటే ఆరోగ్య సంరక్షణకు పరిమిత ప్రాప్యత ఉన్న గ్రామీణ వర్గాలలో ఓపియాయిడ్ వాడకాన్ని గుర్తించడానికి తక్కువ-ధర మార్గాల కోసం బలమైన అవసరం ఉంది” అని రామన్ వివరించాడు. “కానీ, సూత్రప్రాయంగా, మేము ఏదైనా చిన్న అణువు కోసం బయోసెన్సర్‌ను సృష్టించగలము. ఇది ఉత్తేజకరమైనది ఎందుకంటే దీని కోసం చాలా వాణిజ్యపరమైన అప్లికేషన్‌లు ఇంట్లో మరియు క్షేత్ర ఆధారిత ఆరోగ్య సంరక్షణ మరియు పర్యావరణ ఆరోగ్యాన్ని మార్చగల సామర్థ్యంతో ఉన్నాయి.”
ఈ పరిశోధనకు యునైటెడ్ స్టేట్స్ ఆర్మీ రీసెర్చ్ ఆఫీస్ గ్రాంట్స్ W911NF20C0005 మరియు W911NF1710043 మద్దతు ఇచ్చాయి.
165 బాస్కామ్ హాల్
500 లింకన్ డ్రైవ్
మాడిసన్, 53706
ఇమెయిల్:
: 608’265 -4151
అభిప్రాయం లేదా ప్రశ్నలు? యూనివర్సిటీ ఆఫ్ విస్కాన్సిన్ సిస్టమ్
