«Биомультиметр» для измерения производства РНК и белков в реальном времени
Исследователи из MIT Lincoln Laboratory разработали систему PERSIA, которую сравнивают с «биомультиметром» для тестирования генетических схем. Она позволяет измерять биологические функции — транскрипцию, трансляцию и активность ферментов — in vitro в реальном времени.
Принцип работы: флуоресцентные метки
PERSIA (PURExpress-ReAsH-Spinach In-Vitro Analysis) использует небольшие флуоресцентные метки вместо крупных белков, таких как GFP (green fluorescent protein).
- Метка Spinach присоединяется к гену и флуоресцирует зеленым, когда ДНК транскрибируется в РНК.
- Пептидная метка присоединяется к гену и флуоресцирует красным при трансляции белка, реагируя с химическим реагентом ReAsH.
Все компоненты смешиваются в бесклеточной системе PURExpress. Флуоресценция отслеживается, что позволяет практически мгновенно определять количество и активность РНК и белков.
Преимущества перед GFP: метки PERSIA меньше (не мешают функции белка), светятся быстрее (на несколько минут) и могут быть прикреплены в любом месте генетической схемы.
Применения
Ускоренное тестирование генетических конструкций: PERSIA действует как инструмент скрининга, экономя недели или месяцы работы. Ученые использовали её для отладки редизайна генетического кода E. coli, быстро выявив и исправив падение скорости трансляции.
Изучение активности ферментов: Команда адаптировала PERSIA для мониторинга активности фермента HIV-1 протеазы — мишени для анти-ВИЧ препаратов. Система точно определила паттерны устойчивости известных клинических вариантов гена, согласующиеся с данными Stanford HIV Drug Resistance Database.
- Потенциал: быстрый подбор персонализированных схем лекарственной терапии и скрининг эффективности препаратов против новых заболеваний.
Миниатюризация: Метод успешно работает в микрофлюидных устройствах с объемом реакторов в нанолитры. Это позволяет проводить сотни тестов одновременно с минимальным расходом дорогостоящих реагентов.