DNA Nanotechnology Tools: From Design To Applications: Current Opportunities And Collaborations – Wyss Institute

افلاطون کے ذریعہ دوبارہ شائع کیا گیا۔

فالونگ: 0

ڈی این اے نینو ٹکنالوجی آلات کا سوٹ نئے علاج، تشخیص، اور مالیکیولر ڈھانچے کی تفہیم کی ترقی میں مخصوص رکاوٹوں پر قابو پانے کے لیے انجنیئر کیا گیا ہے۔

لیڈ موجد

ولیم شیہ ویزلی وونگ

فوائد

ڈی این اے بلڈنگ بلاکس کے طور پر
براڈ ایپلی کیشنز
بڑی صلاحیت کے ساتھ کم قیمت

ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی ٹولز: ڈیزائن سے ایپلی کیشنز تک

ڈی این اے نینو اسٹرکچرز جس میں سیل اور ٹشو پارگمیتا، بائیو کمپیٹیبلٹی، اور نانوسکل سطح پر اعلی پروگرامیبلٹی کی صلاحیت ہے، امیدواروں کو منشیات کی ترسیل کی نئی قسم کی گاڑیاں، انتہائی مخصوص تشخیصی آلات، اور یہ سمجھنے کے لیے ٹولز کا وعدہ کر رہے ہیں کہ بایو مالیکیول کس طرح متحرک طور پر اپنی شکلیں بدلتے ہیں، اور ان کے ساتھ تعامل کرتے ہیں۔ ایک دوسرے اور امیدوار منشیات کے ساتھ. Wyss انسٹی ٹیوٹ کے محققین طبی اور بایومیڈیکل تحقیقی شعبوں کی ایک وسیع رینج کے لیے منفرد صلاحیتوں اور صلاحیتوں کے ساتھ متنوع، ملٹی فنکشنل ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی ٹولز کا ایک مجموعہ فراہم کر رہے ہیں۔

علاج سے متعلق منشیات کی ترسیل کے لیے ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی کے آلات

ڈی این اے نانو اسٹرکچرز میں مستقبل میں وسیع پیمانے پر حیاتیاتی طور پر فعال مالیکیولز کی نقل و حمل اور پیش کرنے کے لیے وسیع پیمانے پر استعمال ہونے کی صلاحیت ہے جیسے کہ ادویات اور قوت مدافعت بڑھانے والے اینٹیجنز اور انسانی جسم میں خلیات اور بافتوں کو نشانہ بنانے کے لیے معاون۔

ڈی این اے اوریگامی کینسر کی ویکسین کے اعلیٰ صحت سے متعلق ڈیلیوری اجزاء کے طور پر

Wyss انسٹی ٹیوٹ نے ترقی کی ہے۔ کینسر کی ویکسین امیونو تھراپی کو بہتر بنانے کے ل. یہ نقطہ نظر امپلانٹیبل یا انجیکشن ایبل بائیو میٹریل پر مبنی سہاروں کا استعمال کرتے ہیں جو ٹیومر سے متعلق مخصوص اینٹیجنز پیش کرتے ہیں، اور بائیو مالیکیولز جو ڈینڈریٹک امیون سیلز (DCs) کو سہاروں میں اپنی طرف متوجہ کرتے ہیں، اور انہیں فعال کرتے ہیں تاکہ ان کی رہائی کے بعد وہ ٹیومر کے خلاف اینٹی ٹیومر T سیل ردعمل کو ترتیب دے سکیں۔ ایک ہی اینٹیجن لے کر. سب سے زیادہ مؤثر طریقے سے فعال ہونے کے لیے، DCs کو ممکنہ طور پر ٹیومر اینٹیجنز اور قوت مدافعت بڑھانے والے CpG معاون مالیکیولز کا تجربہ کرنے کی ضرورت ہوتی ہے خاص تناسب (سٹوچیومیٹریز) اور کنفیگریشنز جو ان کے سیل کی سطح پر ریسیپٹر مالیکیولز کی کثافت اور تقسیم کے ساتھ رجسٹر ہوتے ہیں۔

خاص طور پر ترقی یافتہ DNA اوریگامی، سخت مربع جالی بلاکس میں جمع کرنے کے لیے پروگرام کیا گیا ہے۔ کہ نانوسکل کی درستگی کے ساتھ بائیو میٹریل اسکافولڈز کے اندر ٹیومر اینٹی جینز اور ڈی سی کے ساتھ مل کر کینسر کے علاج کی ویکسین کی افادیت کو بڑھانے کی صلاحیت رکھتے ہیں، اور کینسر کے خلاف ادویات کے ساتھ مزید فعال کیا جا سکتا ہے۔

منشیات فراہم کرنے والے ڈی این اے نانو اسٹرکچرز کی حفاظت کے لیے کیمیائی ترمیم کی حکمت عملی

ڈی این اے نانو اسٹرکچرز جیسے خود کو جمع کرنے والے ڈی این اے اوریگامی ادویات اور تشخیصی سامان کی ترسیل کے لیے امید افزا گاڑیاں ہیں۔ انہیں چھوٹے مالیکیول اور پروٹین کی دوائیوں کے ساتھ لچکدار طریقے سے فعال کیا جا سکتا ہے، ساتھ ہی وہ خصوصیات جو مخصوص ہدف کے خلیوں اور بافتوں تک ان کی ترسیل کو آسان بناتی ہیں۔ تاہم، جسم کے بافتوں اور خون میں ان کے محدود استحکام کی وجہ سے ان کی صلاحیت میں رکاوٹ ہے۔ DNA nanostructures کے غیر معمولی وعدے کو پورا کرنے میں مدد کے لیے، Wyss کے محققین نے ایک تیار کیا۔ آسان، مؤثر اور توسیع پذیر کیمیائی کراس لنکنگ اپروچ جو ڈی این اے نینو اسٹرکچر کو اس استحکام کے ساتھ فراہم کر سکتا ہے جس کی انہیں ادویات اور تشخیص کے لیے موثر گاڑیوں کے طور پر ضرورت ہے۔

دو آسان لاگت سے موثر اقدامات میں، Wyss کا نقطہ نظر پہلے a کا استعمال کرتا ہے۔ چھوٹے مالیکیول، غیر متزلزل نیوٹرلائزنگ ایجنٹ, PEG-oligolysine، جس میں DNA اوریگامی ڈھانچے کو ڈھانپنے کے لیے متعدد مثبت چارجز ہوتے ہیں۔ عام طور پر استعمال ہونے والے Mg کے برعکس²⁺وہ آئنز جو ہر ایک DNA ڈھانچے میں صرف دو منفی تبدیلیوں کو بے اثر کرتے ہیں، PEG-oligolysine ایک پر متعدد منفی چارجز کا احاطہ کرتا ہے، اس طرح ایک مستحکم "الیکٹرو سٹیٹک نیٹ" بنتا ہے، جو DNA نانو اسٹرکچرز کے استحکام کو تقریباً 400 گنا بڑھاتا ہے۔ پھر، درخواست دے کر a کیمیائی کراس لنکنگ گلوٹرالڈہائڈ کے نام سے جانا جاتا ریجنٹ، اضافی اسٹیبلائزنگ بانڈز کو الیکٹرو اسٹیٹک نیٹ میں متعارف کرایا جاتا ہے، جو ڈی این اے نینو اسٹرکچرز کے استحکام کو مزید 250 گنا بڑھاتا ہے، ان کی نصف زندگی کو اس رینج میں بڑھاتا ہے جو کلینیکل ایپلی کیشنز کی وسیع رینج کے ساتھ مطابقت رکھتا ہے۔

ڈی این اے نینو ٹکنالوجی آلات بطور الٹرا حساس تشخیصی اور تجزیاتی ٹولز

کسی بیماری یا پیتھوجین سے متعلق مخصوص نیوکلک ایسڈز کے جواب میں قابل شناخت ڈی این اے نانو اسٹرکچرز کی نسل، اصولی طور پر، متنوع نمونوں میں انتہائی موثر بائیو مارکر کا پتہ لگانے کا ایک ذریعہ پیش کرتی ہے۔ مصنوعی اولیگونیوکلیوٹائڈ کا ایک ہدف نیوکلک ایسڈ کے ساتھ ایک واحد مالیکیول بائنڈنگ واقعہ ڈی این اے ٹائلوں یا اینٹوں جیسے چھوٹے مصنوعی ڈی این اے یونٹس کی کوآپریٹو اسمبلی کے ذریعے بہت بڑے ڈھانچے کی تخلیق کو نیوکلیٹ کر سکتا ہے جسے پھر سادہ لیبارٹری اسسیس میں دیکھا جا سکتا ہے۔ تاہم، ان طریقوں میں ایک مرکزی رکاوٹ (1) غیر مخصوص بائنڈنگ اور (2) ایک مخصوص ہدف نیوکلک ایسڈ کی عدم موجودگی میں غیر مخصوص نیوکلیشن واقعات کا ہونا ہے جو غلط مثبت نتائج کا باعث بن سکتے ہیں۔ Wyss DNA نانو ٹیکنالوجی ماہرین نے ان مسائل کے لیے دو الگ الگ قابل اطلاق لیکن مشترکہ حل تیار کیے ہیں۔

ڈی این اے نانو سوئچ کیٹینز کے ساتھ بائیو مارکر مالیکیولز کی ڈیجیٹل گنتی

انتہائی اعلیٰ حساسیت اور خاصیت کے ساتھ بائیو مارکروں کی ابتدائی کھوج (بائنڈنگ) کو فعال کرنے کے لیے، Wyss کے محققین نے DNA nanoswitch کی ایک قسم تیار کی ہے، جسے ایک بڑے کیٹینین (لاطینی) کے طور پر ڈیزائن کیا گیا ہے۔ کیٹیناجس کا مطلب ہے زنجیر)، میکانکی طور پر جڑے ہوئے انگوٹھی کی شکل کے ذیلی ڈھانچے سے مخصوص افعال کے ساتھ جمع کیا جاتا ہے جو ایک ساتھ بایو مارکر مالیکیولز کا پتہ لگانے اور گننے کے قابل بناتے ہیں۔ "DNA Nanoswitch Catenane" کے ڈھانچے میں، ایک لمبے مصنوعی DNA اسٹرینڈ کے دونوں سرے دو اینٹی باڈی ٹکڑوں سے جڑے ہوئے ہیں جو ہر ایک خاص طور پر دلچسپی کے ایک ہی بائیو مارکر مالیکیول کے مختلف حصوں کو باندھتا ہے، اس طرح ہدف کی اعلیٰ خصوصیت اور حساسیت کی اجازت ہوتی ہے۔

یہ برجنگ-ایونٹ اسٹرینڈ کو ایک "میزبان رنگ" میں بند کرنے کا سبب بنتا ہے، جسے یہ مختلف خطوں میں مختلف "گیسٹ رِنگز" کے ساتھ آپس میں جڑا ہوا ہے۔ میزبان کی انگوٹھی کو بند کرنے سے مہمان کی انگوٹھیوں کو ایک ایسی ترتیب میں تبدیل کیا جاتا ہے جو ایک نئے DNA اسٹرینڈ کی ترکیب کی اجازت دیتا ہے۔ نئے ترکیب شدہ تشخیصی اسٹرینڈ کو پھر ایک واحد ڈیجیٹل مالیکیول کی گنتی کے طور پر غیر واضح طور پر پتہ لگایا جاسکتا ہے، جبکہ اینٹی باڈی فریگمنٹ/بائیو مارکر کمپلیکس میں خلل ڈالنے سے ایک نیا بائیو مارکر گنتی کا چکر شروع ہوتا ہے۔ دونوں، ٹارگٹ بائنڈنگ کی خصوصیت اور ہدف کے مخصوص DNA اسٹرینڈ کی ترکیب بھی متعدد DNA nanoswitch catenanes کے امتزاج کو ایک ہی ملٹی پلیکس ردعمل میں بیک وقت مختلف بائیو مارکر مالیکیولز کو شمار کرنے کے قابل بناتے ہیں۔

انتہائی حساس تشخیص کے لیے، تیز ترین ایمپلیفیکیشن اور جعلی نیوکلیشن کی سب سے کم شرح کا ہونا ضروری ہے۔ ڈی این اے نینو ٹکنالوجی کے طریقوں میں یہ صلاحیت ہے کہ وہ اسے اینزائم سے پاک، کم لاگت کے انداز میں فراہم کرے۔

ولیم شی

متنوع بائیو مارکر کے لیے ایک تیز رفتار امپلیفیکیشن پلیٹ فارم

A تیز رفتار، کم لاگت اور انزائم فری پتہ لگانے اور پروردن پلیٹ فارم غیر مخصوص نیوکلیشن اور ایمپلیفیکیشن سے بچتا ہے اور صرف چند منٹوں میں ایک بیج سے بہت بڑے مائکرون پیمانے کے ڈھانچے کی خود اسمبلی کی اجازت دیتا ہے۔ طریقہ، جسے کہا جاتا ہے "کراس کراس نانوسیڈ کا پتہ لگانا” ربن کی الٹرا کوآپریٹو اسمبلی کو ایک بائیو مارکر بائنڈنگ ایونٹ سے شروع کرنے کے قابل بناتا ہے۔ مائکرون پیمانے کے ڈھانچے کو سنگل پھنسے ہوئے "DNA سلیٹ" سے گھنے طور پر بُنا گیا ہے، جس کے تحت ایک اندر جانے والا سلیٹ سانپ چھ یا اس سے زیادہ پہلے پکڑے گئے سلیٹوں پر بڑھتے ہوئے ربن کے سرے پر "کراس کراس" انداز میں پھنس جاتا ہے، جس سے کمزور لیکن انتہائی مخصوص تعاملات بنتے ہیں۔ اس کے تعامل کرنے والے ڈی این اے سلیٹس کے ساتھ۔ اسمبلی کے عمل کی نیوکلیشن سختی سے ٹارگٹ سیڈ کے لیے مخصوص ہوتی ہے اور مزید ری ایجنٹس کے اضافے کے بغیر اور درجہ حرارت کی ایک وسیع رینج میں تقریباً 15 منٹ میں ایک قدمی رد عمل میں اسمبلی کی جا سکتی ہے۔ معیاری لیبارٹری کے آلات کا استعمال کرتے ہوئے، جمع شدہ ڈھانچے کو پھر تیزی سے تصور کیا جا سکتا ہے یا دوسری صورت میں پتہ لگایا جا سکتا ہے، مثال کے طور پر، ہائی تھرو پٹ فلوروسینس پلیٹ ریڈر اسسیس کا استعمال۔

موجودہ موقع - اسٹارٹ اپ

کراس کراس نانوسیڈ کا پتہ لگانا: نینو ٹیکنالوجی سے چلنے والی متعدی بیماری کی تشخیص

انزائم فری ڈی این اے نینو ٹکنالوجی تیزی سے، انتہائی حساس اور کم لاگت میں متعدی بیماری کے بائیو مارکر کی شناخت کے لیے نقطہ نظر کی دیکھ بھال کی ترتیبات میں وسیع رسائی کے ساتھ۔

Crisscross Nanoseed Detection Method میں DNA اسمبلی کے عمل کو DNA nanoswitch catenanes کی کارروائی سے بھی جوڑا جا سکتا ہے جو خاص طور پر ایک بائیو مارکر مالیکیول کا پتہ لگاتا ہے جو مالیکیولر ریکارڈ کو محفوظ رکھتا ہے۔ ہر زندہ بچ جانے والا ریکارڈ کراس کراس نانو سٹرکچر کی اسمبلی کو نیوکلیٹ کر سکتا ہے، بائیو مارکر کا پتہ لگانے کے لیے امپلیفیکیشن کے ساتھ ہائی سپیکیٹی بائنڈنگ کو جوڑ کر۔

Wyss کے محققین اس وقت COVID-19 کے لیے ایک ملٹی پلیکس ایبل کم لاگت تشخیصی طریقہ کار کے طور پر تیار کر رہے ہیں جس کی وجہ سے SARS-CoV-2 وائرس اور دیگر پیتھوجینز اس وقت استعمال شدہ تکنیکوں کے مقابلے میں تیز اور کم قیمت پر درست نتائج دے سکتے ہیں۔

واحد مالیکیول کی سطح پر پروٹین کی ساخت اور شناخت کا تعین کرنے کے لیے نانوسکل آلات

حیاتیاتی نمونوں کا سراغ لگانے سے پروٹین کی شناخت اور مقدار کا تعین کرنے کی صلاحیت بنیادی تحقیق اور کلینیکل پریکٹس دونوں پر گہرا اثر ڈالے گی، انفرادی خلیات کے اندر پروٹین کے اظہار میں تبدیلیوں کی نگرانی سے لے کر بیماری کے نئے بائیو مارکر کی دریافت کو قابل بنانا۔ مزید برآں، ان کے ڈھانچے اور تعاملات کا تعین کرنے کی صلاحیت سے منشیات کی دریافت اور خصوصیت کی نئی راہیں کھلیں گی۔ پچھلی دہائیوں کے دوران، ڈی این اے کے تجزیہ اور ترتیب میں ہونے والی پیش رفت نے بلاشبہ طب میں انقلاب برپا کر دیا ہے - پھر بھی پروٹین کے تجزیہ کے لیے مساوی پیش رفت ایک چیلنج بنی ہوئی ہے۔ اگرچہ پروٹین کی شناخت کے لیے ماس اسپیکٹومیٹری، اور ساخت کے تعین کے لیے cryoEM جیسے طریقے تیزی سے ترقی کر چکے ہیں، لیکن ریزولوشن اور ٹریس متفاوت نمونوں کے ساتھ کام کرنے کی صلاحیت کے حوالے سے چیلنجز باقی ہیں۔

اس چیلنج کو پورا کرنے میں مدد کرنے کے لیے، Wyss انسٹی ٹیوٹ کے محققین نے ایک نیا نقطہ نظر تیار کیا ہے جس میں ڈی این اے نینو ٹیکنالوجی کو واحد مالیکیول ہیرا پھیری کے ساتھ ملایا گیا ہے تاکہ پروٹین اور دیگر میکرو مالیکیولز کی ساختی شناخت اور تجزیہ کیا جا سکے۔ "DNA Nanoswitch Calipers" (DNCs) فاصلوں کی پیمائش کرکے اور محلول میں واحد پروٹین کے اندر جیومیٹریز کا تعین کرکے "فنگر پرنٹ پروٹینز" کے لیے ایک اعلی ریزولوشن اپروچ پیش کرتے ہیں۔ DNCs نینو ڈیوائسز ہیں جو ڈی این اے ہینڈلز کے درمیان فاصلوں کی پیمائش کرنے کے لیے بنائے گئے ہیں جو دلچسپی کے ہدف کے مالیکیولز سے منسلک ہیں۔ DNC ریاستوں کو فعال کیا جا سکتا ہے اور اس کا استعمال کرتے ہوئے پڑھا جا سکتا ہے۔ واحد مالیکیول فورس سپیکٹروسکوپی، ہر ایک واحد مالیکیول پر متعدد مطلق فاصلے کی پیمائش کو قابل بناتا ہے۔

DNCs کو مختلف شعبوں میں پیشگی تحقیق کے لیے وسیع پیمانے پر ڈھال لیا جا سکتا ہے، بشمول ساختی حیاتیات، پروٹومکس، تشخیص اور منشیات کی دریافت۔

تمام ٹیکنالوجیز ترقی میں ہیں اور صنعت کے تعاون کے لیے دستیاب ہیں۔

.wordads-ad-wrapper { ڈسپلے: none; فونٹ: نارمل 11px Arial، sans-serif؛ لیٹر سپیسنگ: 1px؛ متن کی سجاوٹ: کوئی نہیں؛ چوڑائی: 100٪؛ مارجن: 25px آٹو؛ بھرتی: 0؛ } .wordads-ad-title { margin-bottom: 5px; } .wordads-ad-controls { margin-top: 5px; text-align: right; } .wordads-ad-controls span { cursor: pointer; } .wordads-ad { چوڑائی: fit-content; مارجن: 0 آٹو؛ }