Processus de développement rapide de peu coûteux, agents d'affinité synthétiques (PCC) hautement stables et modulaires à base de peptides pour des cibles protéiques grâce à l'utilisation de grandes bibliothèques de peptides. Crédit :Réimprimé avec la permission de Heather D. Agnew et al .
Dans un effort pour améliorer la létalité des soldats, Les chercheurs de l'armée développent des récepteurs de bioreconnaissance capables de performances constantes dans des environnements multi-domaines avec la capacité de collecter des évaluations en temps réel de la santé et des performances des soldats.
"L'armée devra être plus adaptative, plus expéditionnaire et avoir une demande logistique proche de zéro tout en optimisant l'exécution d'individu à escouade dans des environnements opérationnels à multiples facettes, " a déclaré le Dr Matt Coppock, chimiste et chef d'équipe pour l'Army Combat Capabilities Development Command's Army Research Laboratory, le laboratoire de recherche d'entreprise de l'armée connu sous le nom d'ARL. « On peut imaginer que la surveillance en temps réel de la santé et des performances, ainsi que la détection des menaces environnementales actuelles et émergentes, pourrait être un ensemble d'outils clés pour rendre cela possible."
scientifiques de l'ARL, en collaboration avec des chercheurs du California Institute of Technology et d'Indi Molecular, Inc., développé une protéine de capture catalysée, ou PCC, une technologie d'agent qui améliore les versions précédentes des récepteurs et pourrait permettre la surveillance des données personnelles et environnementales des soldats sur le terrain. La recherche, financé par l'Institut des biotechnologies collaboratives de l'Armée depuis 2012, est présenté dans un article de synthèse complet sur Avis sur les produits chimiques .
« La technologie PCC a démontré des améliorations dans la stabilité des récepteurs, adaptabilité et capacité de fabrication par rapport aux récepteurs d'anticorps standard, et prend en charge l'équipe interfonctionnelle de létalité du soldat en tant que technologie potentiellement viable pour surveiller les performances du soldat via des biomarqueurs pertinents collectables à partir de capteurs portables, " a déclaré Coppock.
Des récepteurs biologiques sont intégrés dans un biocapteur pour capturer sélectivement une cible d'intérêt à partir d'un mélange complexe comme le sang, transpiration, salvia, etc., produire l'effet mesurable par le capteur, il a dit.
"Sans le récepteur, il serait impossible de savoir que vous détectez ce que vous voulez détecter, " a déclaré Coppock.
Les anticorps collectés à partir d'animaux injectés avec la cible d'intérêt sont utilisés comme récepteurs dans des capteurs biologiques en raison de leurs forces de liaison élevées et de leur sélectivité pour la cible.
"Le travail de référence sur les récepteurs est basé sur les anticorps, qui sont fantastiques pour la capture et la sélectivité des cibles, mais leurs capacités de détection sont quelque peu limitées en raison de leur instabilité, durée de conservation limitée et variation des performances d'un lot à l'autre, " a déclaré Coppock.
L'équipe de recherche a développé une approche différente et plus innovante.
"Comme alternative, les récepteurs peptidiques sont plus petits, plus simple à produire, peu coûteux et beaucoup plus résistant aux contraintes environnementales, tout en conservant les propriétés de liaison souhaitables d'un anticorps, " a déclaré Coppock.
Les récepteurs utilisés par l'équipe de recherche sont capables de conserver la quasi-totalité de l'activité après avoir été chauffés pendant une heure à 90 degrés Celsius, alors que de nombreux anticorps sont complètement inactifs en quelques minutes après avoir été chauffés à plus de 70 degrés Celsius.
« Nous utilisons une approche entièrement synthétique pour le développement de récepteurs, ce qui permet beaucoup plus de contrôle sur l'incorporation de blocs de construction uniques pour garantir la stabilité et permettre des modifications simples pour l'intégration des capteurs, " a déclaré Coppock.
L'équipe a construit une infrastructure complète de capacités qui leur permet de développer pleinement la synthèse, récepteurs peptidiques en interne au laboratoire, à la demande et dans toutes les quantités nécessaires grâce à des synthétiseurs de peptides largement disponibles.
« Tous les aspects de la technologie ont progressé tout au long de la collaboration, aboutissant à une méthodologie de développement à haut débit, " a déclaré Coppock. " Ces aspects comprenaient la refonte des stratégies de ciblage, mise à niveau des constructions de bibliothèque, automatisant les étapes de criblage et caractérisant simultanément les performances de jusqu'à 100 séquences peptidiques différentes."
Les chercheurs sont désormais capables de développer pleinement un récepteur du début à la fin en aussi peu que deux à trois semaines une fois la cible d'intérêt identifiée, il a dit. Ce processus prenait auparavant environ cinq à six mois.
« Les programmes actuels de l'armée sont en cours pour déterminer d'importants marqueurs biologiques liés à la santé et à la performance des soldats, ainsi, établir la capacité de développement rapide de récepteurs permettra au laboratoire de suivre et de faire progresser la découverte et l'analyse des biomarqueurs, " a déclaré Coppock.
L'équipe a noté que la recherche se poursuit pour accélérer le processus de conception et de sélection de nouveaux réactifs afin de faciliter la fabrication de ces capteurs à la demande. En outre, L'ARL coordonne actuellement les efforts pour répondre aux besoins de détection des performances humaines et de la sécurité des aliments et de l'eau.
D'autres applications potentielles de ces récepteurs comprennent la surveillance des menaces biologiques environnementales, diagnostics et thérapeutiques de santé, ce qui pourrait avoir un impact significatif sur le combattant.
Cette technologie a suscité beaucoup d'intérêt dans la communauté scientifique et technologique de l'Armée de terre, tels que des collègues chercheurs du CCDC Soldier Center, Centre de biologie chimique CCDC et le commandement médical de l'armée.
Précédemment, cette recherche collaborative a fait mûrir des récepteurs biologiques du niveau de maturité technologique, ou TRL-2, au TRL-4, y compris l'intégration réussie dans plusieurs plates-formes d'analyse pour une détection biologique renforcée dans des environnements austères et la transition des réactifs vers le CCDC CBC.
