प्रोटीन-आधारित नैनो-'कंप्यूटर' कोशिका व्यवहार को प्रभावित करने की क्षमता विकसित करता है

मई 26, 2023 (नानावरक न्यूज़) पहला प्रोटीन-आधारित नैनो-कंप्यूटिंग एजेंट जो एक सर्किट के रूप में कार्य करता है, पेन स्टेट शोधकर्ताओं द्वारा बनाया गया है। यह मील का पत्थर उन्हें मधुमेह और कैंसर जैसी बीमारियों के इलाज के लिए अगली पीढ़ी की कोशिका-आधारित चिकित्सा विकसित करने के एक कदम और करीब लाता है। कोशिका-आधारित उपचारों के लिए पारंपरिक सिंथेटिक जीवविज्ञान दृष्टिकोण, जैसे कि जो कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करते हैं या चोट के बाद ऊतक पुनर्जनन को प्रोत्साहित करते हैं, प्रोटीन की अभिव्यक्ति या दमन पर निर्भर करते हैं जो कोशिका के भीतर वांछित कार्रवाई उत्पन्न करते हैं। इस दृष्टिकोण में समय लग सकता है (प्रोटीन को व्यक्त होने और नष्ट होने में) और इस प्रक्रिया में सेलुलर ऊर्जा खर्च होती है। पेन स्टेट कॉलेज ऑफ मेडिसिन और हक इंस्टीट्यूट ऑफ द लाइफ साइंसेज के शोधकर्ताओं की एक टीम एक अलग दृष्टिकोण अपना रही है। फार्माकोलॉजी विभाग में अनुसंधान के उपाध्यक्ष और जी. थॉमस पासानंती के प्रोफेसर निकोले डोखोलियन ने कहा, "हम ऐसे प्रोटीन की इंजीनियरिंग कर रहे हैं जो सीधे वांछित कार्रवाई करता है।" "हमारे प्रोटीन-आधारित उपकरण या नैनो-कंप्यूटिंग एजेंट सीधे उत्तेजनाओं (इनपुट) पर प्रतिक्रिया करते हैं और फिर एक वांछित कार्रवाई (आउटपुट) उत्पन्न करते हैं।" में प्रकाशित एक अध्ययन में विज्ञान अग्रिम (“A noncommutative combinatorial protein logic circuit controls cell orientation in nanoenvironments”), डोखोलियन और जैव सूचना विज्ञान और जीनोमिक्स डॉक्टरेट छात्र जियाक्सिंग चेन अपने नैनो-कंप्यूटिंग एजेंट बनाने के लिए अपने दृष्टिकोण का वर्णन करते हैं। उन्होंने दो सेंसर डोमेन, या उत्तेजनाओं पर प्रतिक्रिया करने वाले क्षेत्रों को एकीकृत करके एक लक्ष्य प्रोटीन का निर्माण किया। इस मामले में, लक्ष्य प्रोटीन अपने अभिविन्यास, या अंतरिक्ष में स्थिति को समायोजित करके प्रकाश और रैपामाइसिन नामक दवा के प्रति प्रतिक्रिया करता है। अपने डिज़ाइन का परीक्षण करने के लिए, टीम ने अपने इंजीनियर प्रोटीन को संस्कृति में जीवित कोशिकाओं में पेश किया। संवर्धित कोशिकाओं को उत्तेजनाओं के संपर्क में लाकर, उन्होंने सेंसर डोमेन की उत्तेजनाओं के संपर्क में आने के बाद सेलुलर अभिविन्यास में परिवर्तन को मापने के लिए उपकरणों का उपयोग किया। पहले, उनके नैनो-कंप्यूटिंग एजेंट को एक आउटपुट उत्पन्न करने के लिए दो इनपुट की आवश्यकता होती है. अब, चेन का कहना है कि दो संभावित आउटपुट हैं और आउटपुट इस बात पर निर्भर करता है कि इनपुट किस क्रम में प्राप्त हुए हैं। यदि रैपामाइसिन का पहले पता लगाया जाता है, उसके बाद प्रकाश का पता चलता है, तो कोशिका कोशिका अभिविन्यास के एक कोण को अपनाएगी, लेकिन यदि उत्तेजनाएं विपरीत क्रम में प्राप्त होती हैं, तो कोशिका एक अलग अभिविन्यास कोण को अपनाएगी। चेन का कहना है कि यह प्रायोगिक प्रमाण-अवधारणा अधिक जटिल नैनो-कंप्यूटिंग एजेंटों के विकास के लिए द्वार खोलती है। "सैद्धांतिक रूप से, आप नैनो-कंप्यूटिंग एजेंट में जितने अधिक इनपुट एम्बेड करेंगे, विभिन्न संयोजनों से उतने ही अधिक संभावित परिणाम प्राप्त हो सकते हैं," चेन ने कहा। "संभावित इनपुट में भौतिक या रासायनिक उत्तेजनाएं शामिल हो सकती हैं और आउटपुट में सेलुलर व्यवहार में परिवर्तन शामिल हो सकते हैं, जैसे सेल दिशा, प्रवासन, जीन अभिव्यक्ति को संशोधित करना और कैंसर कोशिकाओं के खिलाफ प्रतिरक्षा सेल साइटोटॉक्सिसिटी।" टीम अपने नैनो-कंप्यूटिंग एजेंटों को और विकसित करने और प्रौद्योगिकी के विभिन्न अनुप्रयोगों के साथ प्रयोग करने की योजना बना रही है। पेन स्टेट कैंसर इंस्टीट्यूट और पेन स्टेट न्यूरोसाइंस इंस्टीट्यूट के एक शोधकर्ता डोखोलियन ने कहा कि उनकी अवधारणा किसी दिन ऑटोइम्यून बीमारियों, वायरल संक्रमण, मधुमेह, तंत्रिका चोट और कैंसर जैसी विभिन्न बीमारियों के लिए अगली पीढ़ी के सेल-आधारित उपचारों का आधार बन सकती है। .

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• स्रोत: https://www.nanowerk.com/news2/biotech/newsid=63065.php