人类细胞“Membrane-on-Chip”有助于对COVID-19寻找药物

科学家开发出了一种人类细胞的膜芯片,允许连续监测的药物和传染性病原体与细胞相互作用,并可能很快就被用来测试潜在的药物COVID-19候选人。

研究者,从剑桥大学,康奈尔大学,斯坦福大学,说他们的设备可以模拟任何细胞类型——细菌,人类甚至强硬细胞墙的植物。他们的研究最近人类细胞膜和旋转COVID-19如何攻击,更重要的是,如何阻止它。

设备形成了芯片同时保护细胞膜的定位和功能,已成功地用于监测离子通道的活动,一个类的蛋白质在人类细胞中超过60%的批准药物的目标。研究结果发表在最近的两个文件朗缪尔和ACS Nano。

细胞膜发挥核心作用在生物信号,控制从缓解疼痛、感染病毒,作为细胞和外部世界之间的看门人。团队开始着手创建一个传感器,保存所有的细胞膜的重要方面——结构、流动性和控制离子运动——没有耗时的步骤需要保持细胞的活力。

设备使用一个电子芯片测量任何改变在一个覆盖膜从细胞中提取,使科学家们能够安全、轻松地了解细胞与外界交互。

设备集成了细胞膜与导电聚合物电极和晶体管。生成芯片上的膜,康奈尔大学的团队首先优化过程产生膜从活细胞,然后与剑桥团队合作,哄到聚合物电极的方式保留他们所有的功能。水化进行聚合物提供了一种更“自然”环境细胞膜,并允许健壮的监测膜功能。

斯坦福团队优化聚合物电极监测膜的变化。设备不再依赖活细胞,往往技术挑战性的继续活着,需要大量的关注,和测量可以持续一段时间。

“因为从人体细胞产生的膜,就像拥有一个活检的细胞的表面,我们所有在场的材料,包括蛋白质和脂质,但利用活细胞的挑战,”苏珊博士说丹尼尔,康奈尔大学化学和生物分子工程学副教授和朗缪尔文章的资深作者。

”这种类型的筛选通常是由制药行业与活细胞,但我们的设备提供了一个更简单的选择,”罗伊•欧文斯博士说从剑桥大学化学工程与生物技术和高级的作者ACS Nano纸。“这方法是兼容大规模筛选,减少假阳性的数量使其通过研发管道。”

”设备可以像人类细胞的大小和容易的数组,它允许我们在同一时间执行多个测量,”博士说安娜。玛利亚这样的爸爸,也从剑桥和联合这两篇论文的第一作者。

到目前为止,研究的目的,由来自美国的资金支持国防研究计划局(DARPA)已经证明病毒如流感病毒与细胞相互作用。现在,DARPA提供了额外的资金来测试设备的有效筛查潜在的药物COVID-19候选人在一个安全的和有效的方法。

鉴于重大风险的研究人员致力于SARS-CoV-2,病毒导致COVID-19,科学家在这个项目将集中精力使病毒膜融合的芯片。病毒膜SARS-CoV-2膜完全相同但不含病毒核酸。这种方式新药或抗体中和病毒用于增益峰值进入宿主细胞可以被识别。这项工作预计将在8月1日开始。

“有了这个装置,我们不是对抗SARS-CoV-2暴露在危险的工作环境中。设备将加快药物的筛选候选人和提供关于这种病毒是如何工作的,问题的答案“Han-Yuan刘博士说,康奈尔大学的研究人员和联合这两篇论文的第一作者。

未来的工作将集中在扩大生产规模的设备在斯坦福大学和自动化的集成膜芯片,利用流体技术从斯坦福π胡安圣地亚哥8月份将加入团队。

”这个项目已经从实验室合并的想法和概念在英国,加州和纽约,并显示一个可再生产地在所有三个站点的设备。这是一个很好的例子的力量整合生物学和材料科学在解决全球问题,”斯坦福大学首席πAlberto Salleo教授说。

参考:他,et al。(2020)。哺乳动物细胞的自组装膜在Bioelectronic设备与功能的跨膜蛋白。朗缪尔DOI: https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00804

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