Optisk analys av enskilda biomolekyler med nanoporer
- Diarienummer
- ID25-0058
- Projektledare
- Dahlin, Andreas
- Start- och slutdatum
- 260101-301231
- Beviljat belopp
- 3 250 000 kr
- Förvaltande organisation
- Chalmers University of Technology
- Forskningsområde
- Bioteknik, medicinsk teknik och teknik för livsvetenskaperna
Summary
Analys av biomolekylära interaktioner är centralt inom molekylärbiologi och läkemedelsindustrin. Helst bör sådana mätningar gå utöver enkel bestämning av affinitet och kinetik. För att se molekylära mekanismer behöver man kunna detektera enskilda molekyler utan fluorescenta markörer. Interferometrisk ljusspridning (iScat) är en nyetablerad teknik som kan "väga" enskilda molekyler med hjälp av ljus (Refeyn, Storbritannien). Interaktioner kan dock inte detekteras i realtid och diffusivitet för enskilda molekyler kan inte mätas med befintliga instrument. Mindre molekyler (peptider, oligonukleotider etc.) är också svåra att detektera. Dessa begränsningar har lett till ett intresse för att implementera iScat principen på nanostrukturer. Till exempel har en metod baserad på nanokanaler nyligen utvecklats på Chalmers. I detta projekt föreslår vi att implementera iScat detektionsprincipen på nanoporer. Detta kommer att möjliggöra flera praktiska fördelar och intressanta kombinationer med andra sensorteknologier. Eftersom en nanopor är mindre än en diffraktionsbegränsad fokuspunkt av ljus kommer det dessutom att vara möjligt att implementera konfokalmikroskopi och snabba fotodetektorer för att analysera intensitetsförändringar med högre upplösning. Vi tror att detta kommer att göra det möjligt att detektera mindre molekyler samt interaktioner mellan enskilda molekyler i realtid. Den nya metoden kommer att utvärderas på läkemedelskandidater som för närvarande utvecklas av AstraZeneca.
Populärvetenskaplig beskrivning
För att förstå hur biologi fungerar på molekylär nivå, samt hur läkemedel utövar sin verkan, behöver vi kunna studera i detalj hur molekyler i kroppen interagerar med varandra. Det är dock väldigt svårt att analysera detta direkt inuti kroppen eftersom det finns så många andra molekyler närvarande och eftersom man inte kan manipulera det levande systemet hur som helst och fortfarande hålla det vid liv. Läkemedelsindustrin använder ofta metoder som tittar på interaktioner mellan medicinskt viktiga biologiska molekyler i en kontrollerad artificiell miljö för att upptäcka nya läkemedel och förstå hur etablerade läkemedel fungerar i detalj. Helst av allt vill man kunna detektera enskilda biologiska molekyler och deras interaktioner med varandra. Vanligtvis kräver detta att fluorescenta markörer introduceras på molekylerna, men detta leder till flera problem. Det finns dock nya metoder som kan detektera enstaka molekyler utan markörer och dessa är således av stort intresse för läkemdelsindustrin. I det här projektet planerar vi att utveckla en ny sådan metod som baseras på nanostrukturer och ljus. Liknande metoder har redan påvisat att man kan detektera enstaka molekyler på detta sätt, men i det här projektet ska en ny sorts nanostrukturer användas. Detta möjliggör andra mättekniker och bör leda till bättre möjligheter att detektera ännu mindre molekyler samt interaktioner mellan enstaka molekyler i realtid. Detta kommer att vara till stor hjälp för molekylärbiologi generellt och för läkemedelsutveckling i synnerhet.