مایکل یک شیمیدان آلی مصنوعی و یک طیف سنجی با تجربه Ph.D. نامزد با تجربه عملی گسترده در انجام تحقیقات در بخش بیوشیمی و شیمی GMU.
درباره طیف سنجی جرمی علوم زیستی بروکر
نانوذرات لیپیدی یک تغییر دهنده بازی برای تحویل RNA و داروهای مبتنی بر پپتید بوده اند که زمانی توسط هسته یا RNA و DNA در پلاسما از بین می رفتند. این ذرات ریز می توانند داروها را به طور ایمن به سلول یا از طریق غشای سلولی به سیتوپلاسم منتقل کنند و بر بسیاری از موانعی که قبلاً با آن مواجه بودند غلبه کنند.
در واقع، این نانوذرات کاربردهای متعددی در ارائه داروها، پپتیدها و پروتئین‌های مبتنی بر RNA و DNA دارند. در اندازه های حدود 60 تا 80 نانومتر، آنها می توانند داروها را به طور موثر به قسمت های مختلف و از طریق لایه دولایه لیپیدی غشای سلولی برسانند و آنها را به ابزاری حیاتی در سیستم های دارورسانی تبدیل کنند.
در آخرین قسمت omg OMx برای کشف دنیای شگفت انگیز نانوذرات لیپیدی آماده شوید! کیت استامپو با مایکل گیرگیس از دانشگاه جورج میسون در حالی که اسرار نانوذرات لیپیدی (LNP) را کشف می کنند، گفتگو می کند. از تحقیقات پیشگامانه گرفته تا کاربردهای پیشرفته، آنها نشان خواهند داد که چرا مطالعه این ذرات کوچک برای آینده ما حیاتی است. این قسمت را که حتما باید ببینید از دست ندهید – نکات برجسته را بخوانید یا اکنون آن را تماشا کنید!
در فرآیند خود مونتاژ LNP، نقاط بالقوه بسیاری از شکست وجود دارد. به عنوان مثال، اگر بافر نامناسب باشد، یا RNA تجزیه شده یا حاوی ناخالصی باشد، فرمول LNP ممکن است به خطر بیفتد. اینجاست که طیف سنجی جرمی نقش مهمی ایفا می کند. با مشخص کردن مواد اولیه، می‌توانیم ناخالصی‌های موجود را شناسایی کرده و غلظت آنها را درک کنیم، زیرا FDA قوانین سخت‌گیری برای مشخص کردن ناخالصی‌ها دارد.
نانوذرات لیپیدی واقعاً تأثیر قابل‌توجهی بر پزشکی گذاشته‌اند، به‌ویژه با توسعه واکسن‌های mRNA توسط شرکت‌هایی مانند Moderna و Pfizer که بیش از 20 سال روی این موضوع کار می‌کنند. این نانوذرات mRNA را کپسوله می‌کنند و از طریق اندوسیتوز به سلول‌ها می‌رسانند، جایی که پروتئین‌ها تولید می‌شوند و باعث ایجاد یک پاسخ ایمنی می‌شوند که به ایجاد ایمنی کمک می‌کند.
این یک احساس باورنکردنی بود که نشان می داد طیف سنجی جرمی در شناسایی و مشخص کردن مولکول های مختلف بیولوژیکی بسیار مهم است و به ما امکان می دهد مسیرها و موجودات بیولوژیکی را درک کنیم. دانش قدرت است. این شگفت‌انگیز است که چگونه دانش می‌تواند باعث پیشرفت شود، و من معتقدم که طیف‌سنجی جرمی ابزاری حیاتی در پیشبرد درک ما از زیست‌شناسی است.
علاوه بر این، Onivyde یک داروی پرکاربرد در تومورهای جامد برای رساندن داروهای ضد سرطان به تومورها است. کاربردهای استفاده از نانوذرات لیپیدی در دارورسانی بسیار زیاد است و ما از اینکه بخشی از این انقلاب پزشکی هستیم، هیجان زده هستیم.
آیا می‌توانید در مورد لحظه‌ای از حرفه‌تان بگویید که به‌ویژه برایتان هیجان‌انگیز یا ارزشمند بود، و چگونه حس کنجکاوی شما را شکل داد و به آن دامن زد؟
این نانوذرات از چندین لیپید، از جمله یک لیپید ضروری یونیزاسیون، و همچنین لیپیدهای کمکی مانند DSPC و کلسترول و لیپیدهای PEGylated تشکیل شده‌اند. این اجزا در اتانول با محموله مخلوط می شوند که می تواند RNA یا انواع دیگر داروها باشد.
لحظه ای که شخصاً من را تغییر داد زمانی بود که در شناسایی یک نشانگر زیستی ناشناخته ناشی از قرار گرفتن در معرض تشعشع مشارکت کردم. این یک کار مرموز و چالش برانگیز بود زیرا ما نتوانستیم مطابق با مشخصات انبوه یا سایر منابع اطلاعاتی برای این نشانگر زیستی پیدا کنیم.
موفقیت این واکسن‌ها غیرقابل باور نیست، اما نانوذرات لیپیدی فقط COVID-19 نیست که با آن تفاوت ایجاد می‌کنند. به عنوان مثال، Onpattro دارویی است که از RNA کوتاه تداخلی در داخل نانوذرات لیپیدی برای درمان یک اختلال ژنتیکی نادر استفاده می کند. این تنها یک نمونه از نحوه استفاده از نانوذرات لیپیدی برای کنترل بیان ژن است و روشی را که ما به بیماری‌های خاص برخورد می‌کنیم متحول می‌کند.
اعتبار تصویر: Shutterstock / Love Employee
آیا می توانید برای ما توضیح دهید که چرا طیف سنجی جرمی در این زمینه حیاتی است و روش ترجیحی شما برای مشخص کردن LNP ها چیست؟
مایکل گیرگیس | omg OMx پادکست | Ep. 3
آیا می توانید به زبان ساده تر به ما بگویید که LNP ها چیست و چرا در پزشکی بسیار پیشگام هستند؟
نانوذرات لیپیدی مانند ابرقهرمانان کوچکی در پزشکی هستند و بسیاری از مشکلاتی را که سال‌ها تحویل دارو را با چالش مواجه کرده‌اند، حل می‌کنند.
اعتبار تصویر: Shutterstock / Kateryna Kon
چگونه از نانوذرات لیپیدی در کاربردهای واقعی استفاده می‌شود و وضعیت تأیید FDA برای این داروها چگونه است؟
تخریب لیپید یک نگرانی خاص است و بسیار مهم است که بدانیم اکسیداسیون در کجا رخ می دهد، خواه روی سر، انتهای دم یا قسمت اتصال دهنده لیپید باشد. درک این اطلاعات برای تعیین اینکه آیا مواد مطالعه واجد شرایط استفاده در فرمولاسیون LNP هستند ضروری است. علاوه بر این، ثبات و شرایط نگهداری نیز از عوامل حیاتی در فرآیند فرمولاسیون، به ویژه برای کشورهای در حال توسعه بدون امکانات تبرید هستند.
نانوذرات لیپیدی همچنین می‌توانند داروهایی مانند داروهای ضد سرطان مانند Iclusig و حتی مولکول‌های کوچک‌تر مانند داکسی‌سایکلین را تحویل دهند که به سختی قابل حل هستند. هنگامی که داکسی سایکلین به صورت نانوذرات لیپیدی فرموله می شود، می تواند برای درمان انواع خاصی از سرطان استفاده شود.
مایکل گیرگیس، استادیار بخش مهندسی زیستی دانشگاه جورج میسون
برای پاسخ به همه این سؤالات، از مطالعات تخریب نیرو برای غربالگری مشکلات احتمالی با LNP و RNA استفاده می‌کنیم. ابزار دقیق مختلفی برای به دست آوردن اطلاعات لازم مورد نیاز است. به طور کلی، طیف‌سنجی جرمی ابزار قدرتمندی است که به محققان کمک می‌کند مسیرهای بیولوژیکی و موجودیت‌های دخیل در فرآیند خودآرایی LNP را درک کنند و در نهایت درک ما از زیست‌شناسی را ارتقا بخشد.
درباره گوینده
با این حال، پس از دو تا سه ماه کار، ساختاری را بر اساس الگوی پراکندگی پیشنهاد کردم. من یافته‌هایم را به سرپرستم ارائه کردم و به ما پیشنهاد دادم برای سنتز این مولکول سرمایه‌گذاری کنیم تا نظریه‌ام را اثبات کنیم. در نهایت، ما آن را سنتز کردیم، و وقتی همان زمان‌های تکه تکه شدن و ماندگاری را دیدم، می‌دانستم که یک نشانگر زیستی کاملاً جدید را شناسایی کرده‌ام.
ایجاد این ذرات فرآیند پیچیده ای است که شامل همجوشی میکروسیال ها می شود. همه چیز با لیپیدهای قابل یونیزاسیون شروع می شود که دارای بار مثبت هستند و با RNA یا DNA دارای بار منفی مرتبط هستند. سپس، لیپیدهای کمکی اولین لایه را تشکیل می دهند و به دنبال آن لایه های بیشتری برای ایجاد دولایه لیپیدی ایجاد می شود. در نهایت، میکرو لیپیدهای پلی اتیلن یا PEGylated خود را تقسیم بندی می کنند تا اطمینان حاصل شود که بخش های آبگریز و آب دوست در خارج هستند، که به انحلال کمک می کند.
راه‌های جدیدی برای اعمال طیف‌سنجی جرمی در چالش‌های تحلیلی مهم امروزی کشف کنید. نوآوری هایی مانند Trapped Ion Mobility (TIMS)، پرتوهای هوشمند و لیزرهای اسکن برای تصویربرداری MALDI-MS که وفاداری پیکسل واقعی را ارائه می دهند، و فناوری FTMS (XR) با وضوح فوق العاده که قادر به آشکارسازی امضاهای ساختار ظریف ایزوتوپی (IFS) است، کاوش علمی را به ارتفاعات جدیدی سوق می دهد. . راه‌حل‌های طیف‌سنجی جرمی بروکر، دانشمندان را قادر می‌سازد تا اکتشافات مهمی داشته باشند و به بینش‌های عمیق‌تری دست یابند.