セルカナリア

Cell CANARY （Cellular Analysis and Notification of Antigen Risks and Yields）は、遺伝子組み換えB細胞を用いて病原体を特定する最新の技術である。[ 1 ]既存の病原体検出技術には、統合生物学的検出システムと統合化学剤検出器がある。[ 2 ]

歴史

2007年、ベンジャミン・シャピロ、パメラ・アブシャー、エリザベス・スメラ、デニス・ワーツは、「生化学的病原体検出のための細胞カナリア」と題する特許を取得しました。彼らは、爆発性物質や生物学的病原体などの特定の危険物への曝露に敏感になるようにセンサーを操作することに成功しました。CANARYが他の方法と異なる点は、システムがより迅速で、誤読が少ないことです。[ 3 ] 既存の病原体検出方法では、サンプルを梱包して研究室に送り、そこで質量分析法やポリメラーゼ連鎖反応などの技術によって最終的にサンプル中に存在するヌクレオチド配列の青写真を作成する必要がありました。その後、ファイルに保存されている病原体ヌクレオチドのデータベースに基づいて病原体が特定されました。この方法では、ヌクレオチド結合の非特異的な性質により、大量の偽陽性と偽陰性が生じることがよくありました。また、これらの技術は、差し迫った状況では実行不可能なほどの時間を必要としました。[ 4 ]

方法

Cell CANARYは、サンプル中の病原体を検出する最新かつ最速で最も現実的な方法の一つです。[ 5 ]従来の方法では検出可能なシグナルを生成するのに必要とされた濃度のほんの一部で、液体と空気の両方を含む様々な媒体中の病原体を検出することができます。CANARYは、人間の自然な防御の基礎となる白血球の一種であるB細胞を使用します。[ 6 ]これらのB細胞のアレイがチップに取り付けられています。抗体を生成するための遺伝子はこれらのB細胞に自然に存在し、抗体が細胞の外表面を覆うことを可能にします。次に、抗体をコードする遺伝子がこれらの細胞内でアップレギュレーションされ、より多くの抗体が生成され、より多くの細胞表面が抗体で覆われるようになります。[ 7 ]

この工学原理により、細胞はより低濃度の抗原を検出することができます。抗原は抗体に結合し、結果としてB細胞反応が自然に起こります。これらの反応の最終段階でCa2+イオンが放出され、エクオリンの存在下で光子が放出されます。エクオリンは発光魚などの海洋生物から抽出できる発光タンパク質です。 [ 8 ]放出された光子は、改変B細胞アレイが取り付けられたチップによって読み取られ、最終的に存在する病原体の情報が得られます。

全長
ステップ1：B細胞が抗原に曝露される。ステップ2：抗原が抗体に結合。ステップ3：チロシンキナーゼがIP3とDAGを誘導し、Ca2+が放出される。ステップ4：Ca2+チャネルが開き、エクオリンが光子を放出する。ステップ5：光子が検出される。

個々の病原体への曝露後、細胞はそれぞれ独自の反応を示す。[ 9 ]そのため、細胞は特定の病原体の導入に対して異なる反応を示す。「カナリア」細胞が病原体に対して示す特異的な反応は、導入された病原体の固有の性質を示す。病原体に対する細胞の反応をより多く測定すればするほど、病原体をより正確に特定できる。最終的に、病原体の存在と正体を特定することで、すべての感染者を効果的に治療することができる。[ 10 ]

応用

この複雑なプロセスには、まだ改善が必要な側面がいくつかあります。課題としては、「細胞と相互作用し、その状態に関する警告を送信できる回路の構築」、チップ上の細胞の位置を制御する技術の開発、チップ上で細胞を生存可能な状態に保つこと、そして細胞を支えつつセンサーの敏感な部分を保護する生存環境の構築などが挙げられます。[ 11 ] 病原体検出技術の高速化がもたらす影響は広範囲にわたります。患者は医療専門家の診察を受け、血液または尿のサンプルを提供すれば、数分以内に分析結果を得ることができます。[ 12 ] 患者と医師は、異物の存在を確認するために検査結果を待つ必要がなくなります。軍隊は、派遣前に空気サンプルや水サンプルを検査することで、脅威を即座に発見できるようになります。知名度の高いオフィスビルだけでなく、一般的なオフィスビルにも、あらゆる廊下にこれらのセンサーを設置し、空気感染する病原体を積極的に検出し、避難に十分な時間を確保することができます。[ 13 ] これは「炭鉱のカナリア」という考えに立ち返り、B細胞は危険を事前に嗅ぎ分けるカナリアのような役割を果たします。[ 14 ]

参考文献

  1. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  2. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  3. ^新しい細胞ベースのセンサーがブラッドハウンドのように危険を嗅ぎ分ける。サイエンスデイリー[インターネット]。2008年5月6日[2011年12月5日参照]。
  4. ^ P. Belgrader、M. Okuzumi、F. Pourahmadi、DA Borkholder、MA Northrup、「PCR分析用の胞子を調製するためのマイクロ流体カートリッジ」、Biosens. Bioelectron.、vol. 14、nos. 10–11、2000年、pp. 849–852。
  5. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  6. ^ TH Rider、MS Petrovick、FE Nargi他「AB細胞ベースセンサーによる病原体の迅速同定」、Science、第301巻、2003年7月11日、213～215頁
  7. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  8. ^ MJ Cormier, DC Prasher, M. Longiaru, RO McCann, “Ca2+活性化光タンパク質エクオリンの酵素学と分子生物学,” Photochem. Photobiol., vol. 49, no. 4, 1989, pp. 509–512.
  9. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  10. ^ Shapiro Benjamin、Abshire Pamela、Smela Elisabeth、Wirtz Denis（発明者）。生化学的病原体検出のための細胞カナリア。米国特許US 20070212681。2007年9月13日。
  11. ^ Shapiro Benjamin、Abshire Pamela、Smela Elisabeth、Wirtz Denis（発明者）。生化学的病原体検出のための細胞カナリア。米国特許US 20070212681。2007年9月13日。
  12. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  13. ^マーサ・S・ペトロヴィック、ジェームズ・D・ハーパー、フランシス・E・ナルギ、エリック・D・シュヴォーベル、マーク・C・ヘネシー、トッド・H・ライダー、マーク・A・ホリス。「生物兵器識別のための高速センサー」 http://www.ll.mit.edu/publications/journal/pdf/vol17_no1/17_1_3Petrovick.pdfウェイバックマシンに2012年5月5日アーカイブ。ウェブ。2012年5月6日。
  14. ^新たな細胞ベースセンサーがブラッドハウンドのように危険を嗅ぎ分ける。サイエンス・デイリー [インターネット] 2008年5月6日 [2011年12月5日参照]。https: //www.sciencedaily.com/releases/2008/05/080506151137.htmから入手可能。
「 https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Cell_CANARY&oldid=1284651794」より取得