University of Rochester je iGEM tým pracuje na neinvazivní endometrióza test. Endometrióza je bolestivé chronické onemocnění, které lze v současné době diagnostikovat pouze laparoskopickou operací. Test by mohl umožnit dřívější diagnózu pro miliony žen s tímto stavem., (Getty Images foto) nový endometrióza test, vyvinutý University of Rochester vysokoškolských studentů v biologických vědách, by eliminovat potřebu operace endometriózy diagnózu.
Endometrióza fakta
University of Rochester je iGEM projekt se snaží řešit naléhavý problém okolní endometrióza: to je historicky velmi obtížné diagnostikovat, a to zejména z důvodu nedostatku znalostí o nemoci samotné.,
„Lékaři dostávají velmi málo, pokud vůbec, vzdělávání v medicíně a rezidence o tomto stavu, a proto příznaky a stížností, často jít nepovšimnutý nebo zamítnut,“ říká Ashley Gubbels, minimálně invazivní gynekologické chirurg a asistent profesor porodnictví a gynekologie na Rochester Medical Center.
Co je endometrióza?
tkáň, která lemuje dělohu, se nazývá endometrium. Normálně, pokud žena neotěhotná, tato tkáň se během jejího období prolévá každý měsíc., U endometriózy tkáň, která vypadá a působí jako implantáty endometriální tkáně mimo dělohu. Tato ztracená tkáň reaguje na hormonální změny menstruačního cyklu. Vytváří se, rozkládá se a krvácí, což způsobuje, že okolní tkáň se zapálí nebo zduří.
Co způsobuje endometriózu?
příčiny endometriózy nejsou známy. Někteří vědci se domnívají, že to může být genetické, zatímco jiný výzkum se dívá na roli imunitní systém může hrát.
jaké jsou příznaky endometriózy?,“největší mylnou představou mezi pacienty i lékaři je, že období mají být bolestivá a následuje přesvědčení, že endometrióza způsobuje pouze bolestivá období,“ říká Gubbels. „Endometrióza způsobuje příznaky ve více systémech.“I když příznaky každá žena může být různé, některé z nejčastějších příznaků endometriózy jsou bolesti a křeče v břiše nebo dolní části zad, těžké menstruační krvácení, únava, neplodnost, bolestivé močení a/nebo stolice během menstruace, a nevolnost.
jak je diagnostikována endometrióza?,
laparoskopická chirurgie je v současné době jediným testem endometriózy k získání diagnózy endometriózy. Tenká trubice s čočkou a světlem na konci je vložena do řezu v břišní stěně pacienta, což umožňuje chirurgovi vidět do pánevní oblasti. „Definitivní diagnóza endometriózy vyžaduje histologii z laparoskopických biopsií, což je invazivní postup,“ říká Gubbels. „Projekt iGEM University of Rochester se snaží poskytnout neinvazivní diagnostický test. To by mohlo umožnit dřívější diagnózu pro miliony žen.“
jak se léčí endometrióza?,
možnosti léčby zahrnují medicínu, chirurgii nebo obojí. Pokud jsou příznaky mírné, může pacient potřebovat pouze lék proti bolesti. V ostatních případech mohou léky na bázi hormonů, jako jsou antikoncepční pilulky, zpomalit endometriózu. Gubbels však říká: „Existuje mylná představa, že antikoncepce léčí nemoc. Antikoncepce pomáhá pouze zvládat příznaky a bohužel neexistuje žádný lék.“Laparoskopická chirurgie může být možností pro odstranění abnormálního růstu tkáně.,
Zdroj: University of Rochester Medical Center Zdraví Encyklopedie
Když se Meghan Martin ’21, biochemie a Amerického Znakového Jazyka dvojité major, byl ve druháku na střední škole, ona začala zažívá intenzivní chronickou bolest. Vášnivý běžec a fotbalista, byla zmrzačena křečemi, nevolnost, a křeče zad, které ji nechaly neschopnou účastnit se sportů, které milovala.“vždycky jsem byl opravdu aktivní, ale chodil jsem na trénink a pak jsem se vrátil domů a musel jsem si lehnout, protože záda by se tak špatně spasovala,“ říká Martin., „Začal bych zvracet, protože jsem byl tak nevolný a tolik bolesti.“
zpočátku, když hledala pomoc, její lékař jí řekl, že je to jen období křeče a že by měla vzít aspirin a získat další odpočinek. Její matka však vycítila, že se děje něco víc. Po nějaké on-line výzkum, zjistila, že její dcera byla vykazující příznaky charakteristické endometriózy, chronické onemocnění, při kterém tkáně podobné tkáně, která normálně linky uvnitř dělohy, roste mimo děložní dutinu.,
jediný způsob, jak s jistotou vědět, zda měl Martin poruchu, však bylo, aby podstoupila operaci.“když jsem se dozvěděl, že musím na operaci, abych to vyřešil, říkal jsem si: Ne, nechci to dělat,“ říká Martin. „Už jsem měl operaci kvůli jiným věcem, ale v tu chvíli to byl můj starší rok střední školy. Říkal jsem si: „Zní to směšně, nikdy jsem neslyšel o endometrióze.,“
dnes je endometriózou postiženo přibližně 1 z 10 žen na celém světě během reprodukčních let, ale invazivní laparoskopická chirurgie je jedinou současnou technikou používanou k diagnostice—a poté léčbě-onemocnění. Vzhledem k nedostatečnému povědomí o stavu a výzkumu v této oblasti může mnoho žen zaznamenat zpoždění v diagnostice až 11 let od nástupu příznaků. To může znamenat několik let pánevní bolesti, těžké křeče a možnou neplodnost, zatímco tkáň podobná endometrii roste mimo dělohu.,
řešení problémů s syntetické biologie je vytvořit endometrióza test
Nello Gu ’21 pracuje na skládací UV sterilizátor design, součástí projektu vyvinout neinvazivní, levný test k diagnostice endometriózy (University of Rochester foto / Meghan Martin)
Vstup do University of Rochester Mezinárodní Geneticky upravené Stroje (iGEM) tým.,
na Začátku v roce 2020, Rochester zahájila třída se skládá z 12 studentů soutěžit v celosvětovém syntetické biologie hospodářskou soutěž s cílem řešit reálný problém pomocí inovativních biologických nápady. (Syntetická biologie zahrnuje vytváření nových biologických částí nebo systémů pomocí materiálů, které se již nacházejí v přírodě.) V rámci soutěže iGEM—letos konané 14. -21. listopadu—předkládají vysokoškoláci porotě projekty, které navrhli a realizovali.,
Martin byl členem týmu Rochester iGEM a na základě vlastních zkušeností navrhl skupině řešit jako svůj projekt obtížný problém diagnostiky endometriózy.
“ myslel jsem na endometriózu, protože to byl pro mě velký problém, a věděl jsem, že to byla oblast, která neměla mnoho významných výzkumů, ale to vyžadovalo významný výzkum,“ říká.
Rochester iGEM tým doporučuje, Anne S. Meyer, profesor biologie, který sloužil jako poradce pro iGEM týmů na Univerzitě v Delftu v Nizozemsku, kde učila před příchodem do Rochester., Pod jejím vedením získaly týmy Delft University iGEM řadu významných ocenění, včetně Velké ceny na soutěži iGEM v roce 2015.
„iGEM je tak jedinečný jako výzkumný zážitek pro vysokoškoláky, protože studenti přicházejí s projektem podle vlastního výběru,“ říká Meyer. „projekty iGEM běží pouze devět měsíců, což je velmi krátká doba na brainstorming, plánování a realizaci zcela nového vědeckého projektu.,“
COVID-19 představuje jedinečnou výzvu
Poté, rozhodování o tom, že endometrióza bude předmětem jejich projektu, Rochester iGEM tým strávil následující měsíce vývoji nových endometriózy test pro diagnostiku onemocnění.
když COVID-19 zasáhl na začátku roku, tým se setkal s dalšími výzvami, protože byli nuceni provádět většinu svého výzkumu online a pořádat schůzky prostřednictvím zoomu. Neměli také přístup do laboratoří, aby otestovali své návrhy.,
„Jeden z dalších problémů, kterým jsme čelili, bylo, že jsme měli mít v osobě mokré laboratoře celé léto, rozvíjet a optimalizovat náš design, ale nedostali jsme se do mokré laboratoře až na podzim,“ říká Martin. „Máme všechny naše počáteční zkoušky udělat, ale neměli jsme šanci dát dohromady celý tento test“
i když pandemie změnila mnoho testovacích plánů, skupina vypracovala podrobné písemné protokoly pro experimenty a řešení potíží, které mohou nastat.,
nový test endometriózy
zařízení vyvinuté týmem Rochester iGEM je založeno na detekci šesti biomarkerů v menstruační tekutině, které svědčí o endometrióze.
tým vytvořil nový typ menstruační kalíšek sbírat vzorky menstruační tekutiny z pacientek s endometriózou a boční flow test—podobný těhotenský test hůl—, které mění barvu na základě přítomnosti nebo nepřítomnosti šesti biomarkery v menstruační vzorek. To zahrnovalo použití kmene bakterií Escherichia coli (E. coli) k produkci protilátek potřebných k detekci každého biomarkeru.,
„část syntetické biologie přišla, když jsme vytvořili tento protilátkový systém plug-and-play,“ říká Martin. „K detekci každého biomarkeru potřebujete dvě protilátky, což by normálně byla nejdražší část testu. Místo toho jsme použili bakterie k produkci protilátek levným způsobem.“
tým také vyvinul zobrazovací stanici k určení skutečného množství biomarkerů ve vzorku pomocí pouze kamery mobilního telefonu.,
Rochester iGEM členové týmu připravit pro jejich závěrečné prezentace jako součást Mezinárodní Geneticky upravený Stroj soutěže. Zleva: Emily Schiller ’21, Nello Gu‘ 21, Emily Laskey ‚ 21, Zivile Vebraite ’22 a Gabe Isaacson ’21. Není na snímku: Ethan Chen ’21, Linh Hoang ’22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin ’21, Helen Shammas ’22, Heather Shi ’22, a James Tang ’21. (University of Rochester photo/Meghan Martin)
skupina předpokládá, že lékaři poskytnou pacientům menstruační kalíšek., Pacientka si pohár odnesla domů a během dalšího období odebrala menstruační vzorek. Pacient by pak vzorek vrátil lékaři a lékař by provedl test endometriózy.
tento levný, neinvazivní test endometriózy by mohl potenciálně doplnit nebo dokonce nahradit operaci jako diagnostiku, což by bylo přístupnější ženám po celém světě.
Rochester tým také vyvinul endometrióza vzdělávání nástroje pro lékaře a širokou veřejnost, zvýšit povědomí o nemoci a podpořit další výzkum., Jedním z těchto nástrojů je prediktivní model se 42 proměnnými, které lze použít k provedení sebehodnocení před konzultací s lékařem nebo jako klinický nástroj k doplnění fyzického testu. Vzdělávací materiály týmu, které přeložili do mnoha různých jazyků, jsou k dispozici ve formátu s otevřeným přístupem.,
„Jsme se dozvěděli mnoho endometrióza byli pacienti nejsou vědomi své nemoci až o mnoho let později, protože nejen pacienti, nedostatek povědomí o sebe, ale i lékaři byli poučeni o nemoci,“ říká Heather Shi ’22, mikrobiologie a ochrany zdraví, chování, a společnost major, který je členem Rochester iGEM tým.
práce týmu je dokumentována a dostupná na jejich Wiki stránce, což je formát, který umožňuje budoucím studentům nebo vývojářům převzít design a stavět na nápadech.
a „opravdu obohacující“ zážitek
dnes je Martinovo zdraví mnohem lepší., Poté, co podstoupil laparoskopickou operaci během její poslední rok na střední škole, její bolesti zad a křeče intenzivní šel pryč jen dva týdny po operaci. Ale považuje se za jednu z těch šťastných.“když jsem do toho šel, myslel jsem, že je to zbytečná operace,“ říká. „Nemyslel jsem si, že mám endometriózu, a musel jsem strávit týdny zotavováním se z operace bez důvodu. V mém případě jsem měl štěstí, že jsem měl výsledky a skutečně jsem odstranil tkáň endometriózy.“
doufá, že Rochesterův projekt iGEM může nakonec pomoci zmírnit některé z tohoto stresu pro ostatní.,“nejpřínosnější věcí pro mě na tomto projektu je šíření povědomí o této nemoci,“ říká Martin. „Obvykle, když poprvé přistupuji k lidem o endometrióze, lidé o tom nevědí. Skutečnost, že se dostanu do práce na nemoci, která mě osobně ovlivnila, a stále jsem schopen pokročit ve výzkumu a dozvědět se o nemoci a vzdělávat ostatní, byla opravdu prospěšná.,“
2020 iGEM soutěže aktualizace
(s Laskavým svolením University of Rochester iGEM tým)
Aktualizováno 23. listopadu 2020: S závěr letošního ročníku soutěže, Rochester iGEM tým byl důkladně uznávané pro své úspěchy s zlatou medaili a několik ocenění. Letošního jamboree se zúčastnilo celkem 248 týmů. Ze 42 týmů ze Severní Ameriky získal tým Rochester nejvíce ocenění a nominací celkem s pěti nominacemi a dvěma cenami.,
tým úspěchy patří:
- Otevřenost Cenu
- Nejlepší Diagnostické Bakalářský Projekt
- Nejlepší Software Kandidát
- Nejlepší Integrované Lidské Praxe Kandidáta,
- Nejlepší Vzdělání Kandidáta,
Zobrazit kompletní výsledky on-line.
Vědci vytvořit umělé matka-z-pearl pomocí bakteriíPerletí, také známý jako matka-z-pearl, je mimořádně tvrdý přírodní materiál nalezený v mušle a perly., Biologové Rochesteru vyvinuli inovativní metodu pro vytváření perleti v laboratoři-a možná i na Měsíci.
bude váš budoucí počítač vyroben pomocí bakterií?Grafen je revoluční nanomateriál, jehož objev vedl k Nobelově ceně. Míchání grafitu s bakteriemi, Rochester vědci dělají grafenu jednodušší a šetrnější k životnímu prostředí, k výrobě, dláždit cestu pro budoucí produkty a aplikace.,
cesta k lepší antibiotika: porozumění zdůraznil, bakterie,‘Rochester bioložka Anne S. Meyer je výzkum mechanismů za bakterie reakce může vést k účinnější antibiotika a méně antibiotické rezistence.