스토리

작성자: 에반 로빈슨 '23

2023년 8월 14일

연구 및 발견

4명의 해밀턴 학생과 화학과 부교수인 Max Majireck은 최근 Utica에 위치한 생물 의학 연구 기관과 협력하여 영상 도구로 사용될 때 생명을 위협하는 질병을 감지하는 방식에 혁명을 일으킬 수 있는 치료 단백질을 생성하는 보다 안전하고 지속 가능한 방법을 개척했습니다.

해밀턴 팀(Kimberly Chase '24, Josef Kubofcik '24, Ryan Rahman '24, Luke Cohen-Abeles '23)은 Utica의 MMRI(Masonic Medical Research Institute)와 협력했습니다. 교정. 죽상동맥경화증이라는 심혈관 질환을 진단하기 위해 고안된 이 새로운 공정은 다른 합성 방법의 해로운 부산물 없이 유용한 펩타이드 분자를 생산합니다.

Hamilton-MMRI 연구팀은 "이 반응을 수행하는 데 일반적으로 필요한 산화제라고 불리는 독성 화합물의 사용을 피하는" 치료용 단백질(FTP11 분자)을 생성하는 방법을 발견했다고 Max Majireck이 말했습니다. 대신, 새로운 방법은 음파를 통해 입자를 휘젓는 기계인 초음파 처리기를 사용합니다.

죽상동맥경화증은 세계에서 가장 흔한 사망 원인 중 하나이며 미국에서는 주요 사망 원인입니다. 이는 동맥 벽에 플라크가 축적되어 발생합니다. 이러한 축적은 혈류를 제한하여 동맥이 좁아지고 단단해지며 어떤 경우에는 혈전, 심장 마비 또는 뇌졸중으로 이어집니다. 이는 심장에서 흔히 발생하지만 죽상동맥경화증은 신체의 모든 동맥에 영향을 미칠 수 있습니다.

Majireck은 "우리는 상대적으로 적은 양의 용매에 화합물을 용해시키고 약간의 소리 에너지를 가했습니다. 이는 화학 반응에 중요한 산소를 혼합하는 데 도움이 된다고 생각합니다."라고 설명했습니다.

산소는 펩타이드 합성의 중요한 단계인 이황화물 다리를 만드는 데 필요합니다. 죽상동맥경화증을 치료하지는 않지만 FTP11 펩타이드는 염료에 부착되어 동맥의 피브린 및 혈소판 침착을 영상화하는 데 사용할 수 있습니다. 피브린 단백질과 혈소판 세포는 혈전의 두 가지 주요 구성 요소입니다. 따라서 FTP11은 위험에 처한 환자를 진단하는 데 사용되는 "영상 도구"라고 Rahman은 말했습니다.

반응의 주요 단계 중 하나는 고리화입니다. Majireck에 따르면, 이는 펩타이드가 분자의 한쪽 끝이 다른 쪽 끝과 결합하여 고리를 형성할 때 합성의 마지막 단계에서 발생합니다. "이것은 이것보다 훨씬 더 복잡합니다. 하지만 끈이 원이 되는 것과 거의 같습니다."라고 그는 말했습니다.

고리화가 언제 완료되는지 확인하기 위해 팀은 고성능 액체 크로마토그래피-질량 분석기(HPLC-MS) 기계를 사용하여 화학 물질의 구성을 측정했습니다. 그들은 반응 혼합물에서 분취량 또는 대표 샘플을 채취하여 HPLC-MS에 넣었고, 그런 다음 펩타이드의 몇 퍼센트가 고리화되었는지 표시했습니다.

지방, 콜레스테롤 및 기타 물질은 죽상경화증을 담당하는 플라크를 구성합니다. 상태가 상당히 심각해질 때까지는 아무런 증상도 나타나지 않으므로 적극적으로 대처하는 것이 가장 좋습니다. 죽상동맥경화증은 약물로 치료할 수 있지만 건강한 생활 방식을 유지하면 위험한 플라크 형성 위험을 줄이는 데 도움이 됩니다.

이 방법이 가능하다는 초기 관찰은 MMRI에서 이루어졌습니다. 거기에서 해밀턴 팀은 나중에 의료 목적으로 적용될 수 있는 FTP11 펩타이드 개발에 집중했습니다. Majireck은 "내 연구실에서는 새로운 화학 반응을 개발하고 있습니다."라고 말했습니다. 이러한 반응(이 경우 이황화물 다리의 형성)을 촉진하기 위해 학생들은 주로 펩타이드 샘플 준비, HPLC-MS 설정 및 고리화 상태 모니터링을 담당했습니다.

"[학생들은] 우리가 사용한 일부 필수 장비와 일부 실험 방법을 사용하는 데 전문가가 되었습니다."

연구 과정의 모든 단계에 참여한 덕분에 학생들은 일반적으로 정규 교과 과정에 사용되지 않는 HPLC-MS와 같은 기계를 능숙하게 사용할 수 있게 되었습니다. Majireck은 “그들은 필요한 장비와 우리가 사용한 실험 방법 중 일부를 사용하는 전문가가 되었습니다.”라고 말했습니다. "그들은 혼자서 이런 일을 많이 했습니다."