Protein-folding-based in-vivo biosensors

基于蛋白质折叠的体内生物传感器

基本信息

  • 批准号:
    10063408
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 22.65万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-06-01 至 2022-05-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Summary. Our overarching research goal is the development of a minimally invasive, receptor-based technology able to monitor the concentration of effectively any specific molecule (irrespective of its chemical reactivity) in the living body. To this end, we have already demonstrated the ability of electrochemical, aptamer-based (E-AB) sensors to monitor a range of drugs and metabolites in situ in the blood vessels and brain of awake, freely moving rats with seconds resolution and measurement durations of hours. A potentially significant limitation of the platform, however, is its reliance on nucleic acid aptamers, the limited chemical complexity of which will no doubt ultimately restrict the number of targets amenable to detection using the approach. In response, we propose here to develop the first sensors in this class that instead employ proteins as their recognition elements. Specifically, we propose two aims that will significantly de-risk the development of protein-folding-based electrochemical sensors, setting the stage for their development as a powerful new approach to molecular monitoring. First, we will expand beyond the single, proof-of-principle example (a sensor fabricated using the FynSH3 domain as our receptor) we have realized to date to sensors against three additional, clinically important targets (the sepsis-diagnostic cytokine IL-6, the chemotherapeutic and immune modulator methotrexate, and the immunosuppressant cyclosporine) as evidence that our design strategy is general. Second, we will adapt these sensors, which we have already shown are capable of multi-hour performance in undiluted whole blood in vitro, to the more challenging measurement conditions found in vivo. If successful, the R21-scale project described here will lay the foundation for an R01-level research program that couples this technology with in vitro and in vivo protein selection to create sensors supporting the continuous, real time measurement of many clinically important molecules, including narrow-therapeutic-index drugs and protein biomarkers indicative of the status of many grievous, rapidly progressive diseases.
概括。我们的总体研究目标是开发基于受体的微创,基于受体 能够监测有效任何特定分子的浓度的技术(不论其化学物质如何 反应性)在活体内。为此,我们已经证明了电化学的能力, 基于适体的(E-AB)传感器,以监测血管中的一系列药物和代谢物,并 清醒的大脑,自由移动大鼠,分辨率和测量时间的时间为几个小时。潜在的 但是,该平台的显着限制是它依赖核酸适体,有限的化学物质 毫无疑问,其复杂性最终将限制使用使用该目标的目标数量 方法。作为回应,我们在这里建议开发此类中的第一个传感器,而不是采用蛋白质 作为他们的认可元素。具体而言,我们提出的两个目标将大大降低发展的危险 基于蛋白质折叠的电化学传感器,为它们的发展奠定了基础 分子监测的方法。首先,我们将扩展超越单一的原则示例(传感器 使用Fynsh3域作为我们的受体制造)我们已经意识到迄今为止,传感器针对三个 附加临床上重要的靶标(败血症诊断细胞因子IL-6,化学治疗和免疫 甲氨蝶呤调节剂和免疫抑制剂环孢素)作为我们的设计策略的证据 一般的。其次,我们将适应这些传感器,我们已经显示的能够多小时 在体外未稀释的全血液中的表现,在体内发现的更具挑战性的测量条件。如果 成功的R21级项目此处描述的项目将为R01级研究计划奠定基础 将这项技术与体外和体内蛋白质选择相结合,以创建支持连续​​的, 实时测量许多临床上重要的分子,包括狭窄的治疗性指数药物和 蛋白质生物标志物指示许多严重的,快速进行性疾病的状态。

项目成果

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