Difference between revisions of "Team:Slovenia/HomeSlo"
Zigapusnik (Talk | contribs) |
Zigapusnik (Talk | contribs) |
||
| Line 244: | Line 244: | ||
</div> | </div> | ||
<div class= "ui segment"> | <div class= "ui segment"> | ||
| − | <h4><span id="povz" class = "section"> </span> | + | <h4><span id="povz" class = "section"> </span>Znanstveni povzetek</h4> |
<p>Sintezna biologija odpira nove in vznemirljive načine nadzora nad celicami za aplikativne namene: od industrijskih procesov do celične terapije. Večina obstoječih celičnih vezij temelji na uravnavanju prepisovanja genov, kar je prepočasen postopek za večino terapevtskih ali diagnostičnih namenov, kot sta dostava inzulina ali detekcija metabolitov. Zdravniki in raziskovalci, s katerimi smo se posvetovali, so poudarili pomembnost hitrega in nadzorovanega odziva, prav tako pa je večina izrazila željo po sistemu za neinvazivno stimulacijo izbranega tkiva.</p> | <p>Sintezna biologija odpira nove in vznemirljive načine nadzora nad celicami za aplikativne namene: od industrijskih procesov do celične terapije. Večina obstoječih celičnih vezij temelji na uravnavanju prepisovanja genov, kar je prepočasen postopek za večino terapevtskih ali diagnostičnih namenov, kot sta dostava inzulina ali detekcija metabolitov. Zdravniki in raziskovalci, s katerimi smo se posvetovali, so poudarili pomembnost hitrega in nadzorovanega odziva, prav tako pa je večina izrazila željo po sistemu za neinvazivno stimulacijo izbranega tkiva.</p> | ||
<p>Svetloba je uporabno orodje za hitro in prostorsko omejeno stimulacijo celic. Ultrazvok prav tako kot svetloba omogoča hiter celični odziv, hkrati pa lahko prodre globlje v tkivo. Z uvedbo bakterijskih ali sesalskih mehanosenzitivnih kanalčkov smo povečali občutljivost celic na ultrazvok. Odziv na ultrazvok in dotik smo dodatno povečali tudi z izražanjem bakterijskih proteinov GvpA in GvpC, ki tvorita stisljive plinske mehurčke. Mehanosenzitivnost smo zaznali s poročevalcem, ki je inducibilen s kalcijem. Sestavljen je iz kalmodulina, peptida M-13 in cepljene luciferaze. Ta sistem nam je omogočal risanje po celicah, kar smo izvedli v sodelovanju z umetnico iz Argentine.</p> | <p>Svetloba je uporabno orodje za hitro in prostorsko omejeno stimulacijo celic. Ultrazvok prav tako kot svetloba omogoča hiter celični odziv, hkrati pa lahko prodre globlje v tkivo. Z uvedbo bakterijskih ali sesalskih mehanosenzitivnih kanalčkov smo povečali občutljivost celic na ultrazvok. Odziv na ultrazvok in dotik smo dodatno povečali tudi z izražanjem bakterijskih proteinov GvpA in GvpC, ki tvorita stisljive plinske mehurčke. Mehanosenzitivnost smo zaznali s poročevalcem, ki je inducibilen s kalcijem. Sestavljen je iz kalmodulina, peptida M-13 in cepljene luciferaze. Ta sistem nam je omogočal risanje po celicah, kar smo izvedli v sodelovanju z umetnico iz Argentine.</p> | ||
| Line 251: | Line 251: | ||
</div> | </div> | ||
<div class = "ui segment"> | <div class = "ui segment"> | ||
| − | <h4><span id="preprost" class = "section"> </span> | + | <h4><span id="preprost" class = "section"> </span>Preprost povzetek</h4> |
<p>V sintezni biologiji želimo celice spremeniti tako, ki sledijo našim navodilom in delajo, kar od njih potrebujemo, na primer izdelovanje zdravil. V našem projektu smo celice spremenili tako, da se odzivajo na ultrazvok ali dotik. Ko se dotaknemo takšnih celica, te zasvetijo, kar lahko posnamemo s kamero. Seveda želimo, da se celice na naše ukaze odzovejo karseda hitro, ker si včasih ne moremo privoščiti ene ure čakanja, preden celice izdelajo in izločijo zdravilo. Zato smo naše celice opremili z novim načinom obdelovanja informacij, ki temelji na kombinaciji več encimov, ki lahko prerežejo točno določene celične beljakovine in s tem spremenijo njihovo funkcijo. Nazadnje lahko novi encimi odrežejo tudi sidro, s katerim so zdravila pripeta v celico, ki jih je naredila, in tako povzročijo sproščanje teh zdravil v okolico. Naše celice se ne odzivajo samo na dotik in ultrazvok, temveč jim lahko s kombinacijo dotika, zvočnih, svetlobnih in kemičnih signalov dajemo različna navodila. Želimo si, da bi na podoben način lahko spremenili celice v možganih, s čemer bi lahko pomagali bolnikom s Parkinsonovo boleznijo brez potrebe po operaciji, ali da bi sprožili hitro izločanje inzulina, kar bi pomagalo osebam z diabetesom.</p> | <p>V sintezni biologiji želimo celice spremeniti tako, ki sledijo našim navodilom in delajo, kar od njih potrebujemo, na primer izdelovanje zdravil. V našem projektu smo celice spremenili tako, da se odzivajo na ultrazvok ali dotik. Ko se dotaknemo takšnih celica, te zasvetijo, kar lahko posnamemo s kamero. Seveda želimo, da se celice na naše ukaze odzovejo karseda hitro, ker si včasih ne moremo privoščiti ene ure čakanja, preden celice izdelajo in izločijo zdravilo. Zato smo naše celice opremili z novim načinom obdelovanja informacij, ki temelji na kombinaciji več encimov, ki lahko prerežejo točno določene celične beljakovine in s tem spremenijo njihovo funkcijo. Nazadnje lahko novi encimi odrežejo tudi sidro, s katerim so zdravila pripeta v celico, ki jih je naredila, in tako povzročijo sproščanje teh zdravil v okolico. Naše celice se ne odzivajo samo na dotik in ultrazvok, temveč jim lahko s kombinacijo dotika, zvočnih, svetlobnih in kemičnih signalov dajemo različna navodila. Želimo si, da bi na podoben način lahko spremenili celice v možganih, s čemer bi lahko pomagali bolnikom s Parkinsonovo boleznijo brez potrebe po operaciji, ali da bi sprožili hitro izločanje inzulina, kar bi pomagalo osebam z diabetesom.</p> | ||
</div> | </div> | ||
Revision as of 12:03, 18 October 2016
Sonicell
Projekt Sonicell predstavlja vznemirljive novosti v sintezni biologiji. Vse komponente se osredotočajo na hiter celični odziv na zunanje dražljaje kot so zvok, svetloba ali kemični signali. Sistem je sestavljen iz modula za povečano občutljivost na ultrazvok in druge mehanične dražljaje, ki jih zaznava od kalcija odvisni poročevalec, ter modula, ki obdela več vhodnih signalov v signalno pot, ki deluje preko proteaz. Ta način prenosa signala omogoča hitro sproščanje terapevrskih proteinov iz celic, tako da aktivirane proteaze odcepijo peptid, ki omogoča zadrževanje tarčnih proteinov v endoplazemskem retikulumu. Slika je interaktivna in prikazuje delovanje posameznih delov sistema.
Občutljivost sesalskih celic na ultrazvok in druge mehanske dražljaje smo povečali z uvedbo mehanosenzitivnega ionskega kanalčka in/ali z izražanjem bekterijskih proteinskih plinskih veziklov v sesalskih celicah. Vdor kalcija skozi kanalčke zazna kompleks kalmodulina in peptida M13, kar zaznamo kot povišanje luminiscence (kar smo uporabili tudi pri risanju po celicah) ali kot sestavljanje cepljene proteaze.
informacij na osnovi proteaz:
Kombinacije proteaz s specifičnimi tarčnimi mesti cepitve omogočajo aktivacijo poročevalca ali druge proteaze, kar je osnova za oblikovanje novega tipa hitre signalne poti in tvorbo logičnih funkcij.
Občutljivost sesalskih celic na ultrazvok in druge mehanske dražljaje smo povečali z uvedbo mehanosenzitivnega ionskega kanalčka in/ali z izražanjem bekterijskih proteinskih plinskih veziklov v sesalskih celicah. Vdor kalcija skozi kanalčke zazna kompleks kalmodulina in peptida M13, kar zaznamo kot povišanje luminiscence (kar smo uporabili tudi pri risanju po celicah) ali kot sestavljanje cepljene proteaze.
izločanje terapevtskih proteinov:
Izločanje proteina sproži proteolitična cepitev peptidne sekvence, ki omogoča zadrževanje proteina v endoplazemskem retikulumu. Po odcepu sekvence se protein prenese iz endoplazemskega retikuluma v Golgijev aparat, kjer ga cepi naravno prisotna furinska proteaza. Sledi sproščanje proteina iz celice.
Znanstveni povzetek
Sintezna biologija odpira nove in vznemirljive načine nadzora nad celicami za aplikativne namene: od industrijskih procesov do celične terapije. Večina obstoječih celičnih vezij temelji na uravnavanju prepisovanja genov, kar je prepočasen postopek za večino terapevtskih ali diagnostičnih namenov, kot sta dostava inzulina ali detekcija metabolitov. Zdravniki in raziskovalci, s katerimi smo se posvetovali, so poudarili pomembnost hitrega in nadzorovanega odziva, prav tako pa je večina izrazila željo po sistemu za neinvazivno stimulacijo izbranega tkiva.
Svetloba je uporabno orodje za hitro in prostorsko omejeno stimulacijo celic. Ultrazvok prav tako kot svetloba omogoča hiter celični odziv, hkrati pa lahko prodre globlje v tkivo. Z uvedbo bakterijskih ali sesalskih mehanosenzitivnih kanalčkov smo povečali občutljivost celic na ultrazvok. Odziv na ultrazvok in dotik smo dodatno povečali tudi z izražanjem bakterijskih proteinov GvpA in GvpC, ki tvorita stisljive plinske mehurčke. Mehanosenzitivnost smo zaznali s poročevalcem, ki je inducibilen s kalcijem. Sestavljen je iz kalmodulina, peptida M-13 in cepljene luciferaze. Ta sistem nam je omogočal risanje po celicah, kar smo izvedli v sodelovanju z umetnico iz Argentine.
Za hiter odziv celic na več dražljajev smo oblikovali signalno pot na osnovi proteolize. Razvili smo štiri cepljene ortogonalne proteaze, pri čemer vsaka od njih prepozna specifično cepitveno mesto dolgo 7 aminokislinskih ostankov. Na osnovi cepitve dimerizacijske domene, ki jo sestavljata oviti vijačnici, smo dokazali uporabnost od proteolize odvisnih logičnih vrat v sesalskih celicah. S povzročitvijo proteolitične odcepitve zadrževalne sekvence s proteina vhodni signali sprožijo izločanje proteinov, s čimer se izognemo vmesnemu (počasnejšemu) koraku inducirane proteinske sinteze.
Menimo, da smo s projektom Sonicell naredili več temeljnih premikov, ki bodo gotovo doprinesli k razvoju sintezne biologije tudi po iGEM-u ter k napredku terapevtskih, diagnostičnih in drugih aplikacij v dobrobit človeštva.
Preprost povzetek
V sintezni biologiji želimo celice spremeniti tako, ki sledijo našim navodilom in delajo, kar od njih potrebujemo, na primer izdelovanje zdravil. V našem projektu smo celice spremenili tako, da se odzivajo na ultrazvok ali dotik. Ko se dotaknemo takšnih celica, te zasvetijo, kar lahko posnamemo s kamero. Seveda želimo, da se celice na naše ukaze odzovejo karseda hitro, ker si včasih ne moremo privoščiti ene ure čakanja, preden celice izdelajo in izločijo zdravilo. Zato smo naše celice opremili z novim načinom obdelovanja informacij, ki temelji na kombinaciji več encimov, ki lahko prerežejo točno določene celične beljakovine in s tem spremenijo njihovo funkcijo. Nazadnje lahko novi encimi odrežejo tudi sidro, s katerim so zdravila pripeta v celico, ki jih je naredila, in tako povzročijo sproščanje teh zdravil v okolico. Naše celice se ne odzivajo samo na dotik in ultrazvok, temveč jim lahko s kombinacijo dotika, zvočnih, svetlobnih in kemičnih signalov dajemo različna navodila. Želimo si, da bi na podoben način lahko spremenili celice v možganih, s čemer bi lahko pomagali bolnikom s Parkinsonovo boleznijo brez potrebe po operaciji, ali da bi sprožili hitro izločanje inzulina, kar bi pomagalo osebam z diabetesom.
Dosežki
novo v znanosti
novo na iGEMu
- Z izražanjem za kalcij prepustnih kanalčkov ter s funkcionalno rekonstitucijo bakterijskih proteinskih komponent (GvpA in GvpC), ki tvorijo stisljive plinske mehurčke, smo povečali občutljivost sesalskih celic na ultrazvok in mehanske dražljaje.
- Po meri narejena naprava za generiranje ultrazvoka namenjena stimulaciji sesalskih celic.
- V sesalskih celicah smo izrazili mehanosenzitiven senzor, ki je občutljiv na povišano koncentracijo kalcija in omogoča hitro celično reakcijo z oddajanjem svetlobe ob vzdraženju z dotikom ali ultrazvokom. Opisani senzor smo izkoristili tudi za risanje po celicah.
- Ciklično luciferazo, ki se aktivira ob proteolitični cepitvi, smo preizkusili, opisali in vključili v zbirko iGEM.
- Oblikovali smo set štirih ortogonalnih proteaz specifičnih za določen substrat, ki smo jih preizkusili kot cepljene proteine v sesalskih celicah.
- Oblikovali smo signalno pot na osnovi ortogonalnih proteaz, ki nam hkrati omogoča procesiranje več vhodnih signalov in jo eksperimentalno preizkusili.
- Proteoliza sekvence, ki omogoča zadrževanje proteina v endoplazemskem retikulumu smo uporabili za sprožitev izločanja proteinov iz celic, kar je potrebno za hitre terapevtske odzive, kot na primer sproščanje hormonov ali nevroaktivnih peptidov.
