획기적인 발전으로 자동화된 투여 시스템이 보편화될 수 있습니다.

라이스 대학의 합성 생물학자들은 자동화된 인슐린 투여 시스템에 사용되는 포도당 모니터링 기술을 편승하여 거의 모든 약물의 모니터링 및 투여에 보편적으로 적용할 수 있는 방법을 찾았습니다.

최근 발표된 연구에서는 네이처커뮤니케이션즈Caroline Ajo-Franklin 연구실의 연구원들은 환자의 신체가 화학요법 타목시펜을 복용한 후 생성되는 에스트로겐 억제제인 ​​항암제인 아피목시펜을 감지하기 위해 혈당 센서를 수정함으로써 기술을 시연했습니다.

Ajo-Franklin 팀은 대부분의 약국에서 20달러 미만으로 상업적으로 구입할 수 있는 성숙한 바이오센싱 기술을 기반으로 화학요법 및 기타 약물의 자동 투약 시스템은 물론 혈액 내 바이오마커의 실시간 모니터링을 위한 기타 기술 개발을 가속화할 수 있기를 바라고 있습니다. .

“꿈은 오늘날 혈당 변화를 모니터링하고 치료하기 위해 사용할 수 있는 것과 유사한 기술을 갖고 이를 기본적으로 모든 약물에 적용하는 것입니다.”라고 생명과학자이자 암 연구자이자 쌀 합성생물학 연구소 소장인 Ajo-Franklin은 말했습니다. . “수백만 명의 사람들이 매일 혈당 모니터를 사용합니다. 동일한 기본 기술을 사용하여 다른 약물과 바이오마커를 모니터링할 수 있다면 오늘날 우리가 고수하고 있는 일률적인 투여 방식에서 벗어날 수 있습니다. “

혈당 모니터링 기술의 핵심은 특정 단백질이 포도당 분자에 결합하여 전자를 방출하는 생화학 반응입니다. 수백만 개의 이러한 반응이 몇 초 내에 일어나 혈액 샘플의 포도당 양에 비례하는 작은 전류를 생성합니다.

박사후 연구원이자 이번 연구의 주요 저자인 Rong Cai는 약간 변형된 전자 방출 단백질 버전을 400개 이상 테스트한 결과 아피목시펜과 반응하여 혈액 내 포도당 반응으로 인한 전류 출력을 감소시키는 버전을 발견했습니다. 이를 통해 연구팀은 일반 포도당 테스트에서 생성된 전류와 변형된 테스트에서 감소된 전류를 비교하여 아피목시펜의 존재를 감지할 수 있었습니다.

전자 장치의 기술을 시연하기 위해 Ajo-Franklin 팀은 Rice 엔지니어이자 재료 과학자인 Rafael Verduzco의 연구 그룹과 협력하여 약물이 감지될 때 전류를 방출하는 아피목시펜 센서를 만들었습니다.

Ajo-Franklin은 그녀의 연구실이 이미 포도당 기반 약물 검사의 민감도를 향상시키는 방법과 아피목시펜 이외의 약물을 검출할 수 있는 포도당 산화 단백질을 신속하게 식별하는 방법을 모두 연구하고 있다고 말했습니다.

“글루코미터는 매우 잘 발달된 부분입니다”라고 Cai는 말했습니다. “우리의 목표는 다르지만 내부의 단백질을 엔지니어링하고 변경하는 문제일 뿐입니다. 외부에서는 모든 것이 여전히 동일합니다. 스트립이나 팔을 사용하여 테스트를 계속할 수 있습니다.”

그녀는 이 기술의 또 다른 주요 특징은 전기 출력을 생성한다는 것이라고 말했습니다.

“신호가 전기적이라면 휴대폰에서 읽을 수 있고, 휴대폰에 데이터를 저장하고, 클라우드로 보낼 수 있습니다.”라고 Cai는 말했습니다. “전기와 생물학의 결합이 매우 매력적인 부분입니다.”

Ajo-Franklin은 Weiss 자연 과학 대학의 생명과학 교수이자 텍사스 암 예방 연구소(CPRIT)의 암 연구 분야 CPRIT 장학생입니다. Verduzco는 조지 R. 브라운 공과대학(George R. Brown School of Engineering)의 화학 및 생체분자 공학, 재료 과학 및 나노공학 교수입니다.

이 연구는 CPRIT(RR190063), 국립과학재단(1828869, 2223678) 및 육군 연구실(W911NF-22-1-0239)의 지원을 받았습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/03/240315160349.htm