Syntetyczne sieci metaboliczne i genetyczne w diagnostyce medycznej (SynBioDiag)

Zakłada się, że naukowcy mogą opracować syntetyczne sieci metaboliczne i genetyczne, aby rozszerzyć panel cząsteczek, o których obecnie wiadomo, że są wykrywane przez systemy naturalne. Badacze stawiają również hipotezę, że syntetyczne sieci metaboliczne i genetyczne można dostroić do podejmowania decyzji, aw szczególności do diagnozowania chorób na podstawie wykrywania biomarkerów.

W ramach tego projektu po raz pierwszy zaproponowano hybrydowe rozwiązanie analogowo-cyfrowe do multipleksowego wykrywania biomarkerów przy użyciu biosensorów bakteryjnych i papierowych. Biosensory mogą być projektowane przy użyciu urządzeń analogowych lub cyfrowych. Urządzenia cyfrowe w układach syntetycznych i naturalnych są odporne na hałas i przydatne w podejmowaniu decyzji. Urządzenia analogowe są przydatne do przesyłania i przetwarzania sygnałów. Tutaj badacze wykorzystują transmisję i przetwarzanie sygnału za pomocą analogowych przetworników i sumatorów, a następnie podejmowanie decyzji za pomocą przełączników genetycznych. Takie hybrydowe podejście analogowo-cyfrowe nie zostało jeszcze opracowane na potrzeby bioczujników. Kolejną nowością projektu jest wykorzystanie syntetycznych szlaków metabolicznych do opracowania urządzeń analogowych. Korzyść z punktu widzenia leczenia polega na przykład na tym, że szybkość reakcji enzymatycznych w sumatorze analogowym znacznie przekracza szybkość ekspresji genów wymaganą do stworzenia genetycznej matrycy logicznej; staje się jeszcze bardziej wyraźny, gdy urządzenia są połączone szeregowo. Metodologia zostanie zilustrowana do wykrywania biomarkerów guzów prostaty, ale jest wystarczająco szeroka, aby można ją było zastosować do innych diagnoz. Decyzja o opracowaniu bioczujników do wykrywania chorób prostaty ma praktyczne znaczenie, ponieważ obecna strategia badań przesiewowych (oparta na pomiarze PSA) może prowadzić do nadrozpoznawalności i nie pozwala na rozróżnienie pacjentów z agresywnymi nowotworami od pacjentów z łagodną chorobą. i papierowy system bioczujników