En su laboratorio de biología sintética, Karmella Haynes centra gran parte de su esfuerzo en el desarrollo de mejores formas de explorar cómo las células del cuerpo humano funcionan – o no funcionan como deberían. Ella va a estar aplicando su experiencia en esa área para un nuevo e importante esfuerzo de investigación para producir tratamientos más efectivos para la diabetes.
Haynes se convirtió en un investigador afiliado para el centro como consecuencia de la investigación de la biología sintética se realizó en Harvard antes de incorporarse a la Universidad Estatal de Arizona, donde es profesor adjunto en la Facultad de Biológicas y de Ingeniería de Sistemas de la Salud, una de Ira A. Fulton Escuelas de ASU de Ingeniería.
La NSF recientemente le otorgó una subvención de $ 81,000 para apoyar a su papel en el proyecto. Ella tratará de desarrollar monitores sintéticas más avanzadas para realizar un seguimiento de las condiciones de desarrollo y de salud de las células del cuerpo.
En este caso, Haynes será concentrarse en las células de los islotes pancreáticos – pequeños grupos de células del páncreas que producen glucagón y la insulina, que ayuda al cuerpo a quemar el azúcar y mantener los niveles de azúcar en la sangre.
«Cuando algo va mal dentro de estos grupos de células , a desarrollar enfermedades como la diabetes, » explica.
La diabetes es una importante enfermedad incapacitante y mortal que se proyecta afligir a unos 300 millones de personas en 2025, según la Organización Mundial de la Salud.
El glucagón es una hormona peptídica que el páncreas secreta. Esta eleva los niveles de glucosa en la sangre – el opuesto de la función de la insulina, que disminuye los niveles de glucosa en sangre.
Haynes hace crecer células pancreáticas que producen el glucagón y insulina en un cultivo artificial (fuera del cuerpo), que le permitió estudiar los efectos de determinadas proteínas sintéticas y de ADN en esas células.
En el pasado, tales cultivos de células se han cultivado en superficies planas. Haynes colaborará con los laboratorios del MIT para crecer y estudiar las células en un biomaterial translúcido tridimensional.
Ser capaz de hacer observaciones desde una vista tridimensional» nos da una visión mucho más holística de cómo los tratamientos afectan el tejido de los islotes pancreáticos, y de formas en que podemos manipular genéticamente las células para una enfermedad se puede tratar con eficacia», explica. «Podemos tener una mejor comprensión del proceso de crecimiento adecuado de esa pequeña masa de células pancreáticas que es fundamental para prevenir el desarrollo de la diabetes.»
Las células serán implantadas con monitores sintéticos capaces de seguimiento de los cambios en la estructura cromosómica de las células. Eso le dará Haynes una mirada precisa en diversas etapas de desarrollo de las células.
Ella será la de diseñar las proteínas sintéticas que actúan como monitores , revelando » los cambios moleculares que se producen en las células a medida que crecen «y permitiendo » manipular los estados de las células para mantener el tejido pancreático sano»
El dispositivo de monitorización basado en el ADN señala lo que encuentra por brillante – habilitado por el uso de una proteína fluorescente codificada genéticamente que el monitor puede producir.
«Podemos diseñar el monitor basado en el ADN de modo que cuando la estructura del cromosoma de las células camba, el monitor se desconecta y se inicia la producción de una proteína fluorescente verde, «Haynes explica. «Ciertos cambios en la estructura de los cromosomas pueden promover la viabilidad celular o la muerte celular.»
El proceso permite el seguimiento de cerca de la condición del material en espiral en la estructura cromosómica de las células pancreáticas . Si las bobinas vuelven demasiado flojo o demasiado condensada, que pueden interferir con la producción de insulina o de otras funciones propias del páncreas.
Haynes dice que uno de los objetivos de su proyecto es «La revelación de la física subyacente el enrollamiento y desenrollamiento de estas cadenas de ADN » y utilizar ese conocimiento para » diseñar proteínas pequeñas que entran en las células y en realidad controlar el enrollado y desenrollado de ADN para que el páncreas islotes tienen un montón de células que están produciendo los niveles adecuados de insulina».
Una parte de la subvención NSF apoyará los estudiantes de obtener experiencia práctica en laboratorio. Una licenciatura y un estudiante de postgrado serán parte del equipo de investigación del proyecto SynBERC Haynes.
proyectos avanzados contra la diabetes en harvard
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