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Serie de seminarios IGI: La próxima generación de transistores alimentados por CRISPR para la detección de ADN sin amplificación
Resumen
Únase a nosotros para una charla emocionante sobre transistores de efecto de campo (FET) controlados por electrolitos dirigida por Kiana Aran, cofundadora y directora científica de Cardea Bio. Los FET se han empleado ampliamente en biomedicina debido a la capacitancia excepcionalmente alta que permite aplicar voltajes bajos. La capacidad de detección del FET se debe principalmente a la formación de la doble capa eléctrica dentro de la interfaz del semiconductor del electrolito, lo que permite un funcionamiento estable en entornos acuosos necesarios para controlar los procesos biológicos. Dentro del campo en constante expansión de la biodetección FET activada por electrolitos, los FET fabricados a partir de materiales 2D, como el grafeno, ofrecen la capacidad de detección ultrasensible. La estructura 2D del grafeno, que tiene un solo átomo de espesor, es la principal responsable de esta ultrasensibilidad. Excepcionalmente, debido a la estructura 2D del grafeno, cada átomo en la estructura reticular de monocapa de grafeno está en contacto directo con su entorno. Esta exposición maximizada al entorno circundante es ideal para operar dentro de la nanoescala, que es óptima para detectar eventos biomoleculares con alta sensibilidad.
El laboratorio de Aran ha empleado CRISPR tecnología junto con transistores de efecto de campo de grafeno (gFET) para la identificación y detección sensibles de eventos biomoleculares. Esta tecnología reutilizó CRISPR enzimas CRISPR-Cas, que están involucrados endógenamente en la inmunidad adaptativa contra ácido nucleico invasores en bacteriano y arquea especies, combinándolos con gFET para detectar inserción y eliminación mutaciones en muestras clínicas de pacientes con distrofia muscular de Duchenne sin etiquetas ni amplificación. En colaboración con Cardea Bio, UC Berkeley, la Universidad de Vilnius y CasZyme, su laboratorio ha ampliado recientemente esta tecnología para detectar nucleótido diferencias en no amplificado genómico ADN muestras de pacientes con hoz (SCD por sus siglas en inglés), enfermedad y esclerosis lateral amiotrófica. Además, su trabajo continúa mostrando la versatilidad de su gFET al emplear la electrónica de gFET para monitorear otros marcadores moleculares de enfermedades, incluidos los cambios asociados con la edad en el proteoma del ratón y los exosomas humanos. Más allá de las novedosas plataformas de análisis electrónico multiómico, la fusión de la biología y la nanoelectrónica les permite monitorear la actividad de las biomoléculas directamente y en tiempo real. A diferencia de la mayoría de las herramientas de análisis biológico, la nanoelectrónica no requiere visualización óptica y, por lo tanto, no está limitada por la longitud de onda de la luz, que puede exceder el diámetro de las biomoléculas de interés y, en última instancia, la detección de esas biomoléculas. Además, estas plataformas nanoelectrónicas se pueden utilizar para varios tipos de analitos, como ácidos nucleicos, proteínas, exosomas y células, ya que no requiere etiquetas ópticas. La sensibilidad, la capacidad de multiplexación y la escalabilidad de la nanoelectrónica permitirán la capacidad de monitorear estos analitos simultáneamente desde la misma matriz, mientras se generan flujos de datos sin problemas que se pueden analizar utilizando algoritmos de aprendizaje automático, lo que en última instancia permite una mejor comprensión de la biología del sistema. Leer más sobre el trabajo de Aran Lab esta página.
Únase a nosotros para el evento en vivo en Zoom. Todos los participantes y anfitriones deben iniciar sesión en una cuenta de Zoom antes de unirse a las reuniones.
Speaker
Kiana Arán— Kiana Aran es profesora asociada de diagnóstico médico y terapéutica en el Keck Graduate Institute, miembro de Claremont Colleges, profesora asistente visitante en la Universidad de California Berkeley y cofundadora y directora científica de Cardea Bio. Aran también se desempeña como Consultor de Administración de Medicamentos y Diagnósticos Médicos para la Fundación Bill y Melinda Gates. Recibió su licenciatura en ingeniería eléctrica de la Universidad de la Ciudad de Nueva York en 2007 y su Ph.D. en Ingeniería Biomédica en la Universidad de Rutgers en 2012. Luego continuó sus estudios posdoctorales en bioingeniería en la Universidad de California, Berkeley, y recibió una beca de capacitación posdoctoral de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) en el Instituto Buck para la Investigación del Envejecimiento en 2015 Sus esfuerzos han sido reconocidos recientemente por muchos premios en ciencia y STEM, incluido el premio Clinical OMICs 10 under 40 Award y el premio Athena Pinnacle. Aran también recibió el premio NSF Career Award para desarrollar la próxima generación de sensores electrónicos.