University of Rochester ‘ s iGEM holdet har arbejdet på en noninvasiv endometriose test. Endometriose er en smertefuld kronisk sygdom, der i øjeblikket kun kan diagnosticeres gennem laparoskopisk kirurgi. Testen kunne give mulighed for tidligere diagnose for millioner af kvinder med tilstanden., (Getty Images photo)

den nye endometriose test, udviklet af University of Rochester bachelorstuderende i de biologiske videnskaber, ville eliminere behovet for kirurgi til endometriose diagnose.

Når Meghan Martin ’21, et biokemi og American Sign Language dobbelt major, var en sophomore i high school, begyndte hun at opleve intense, kroniske smerter. En ivrig løber og fodboldspiller, hun blev lammet af kramper, kvalme, og rygspasmer, der efterlod hende ude af stand til at deltage i de sportsgrene, hun elskede.

“Jeg har altid været virkelig aktiv, men jeg ville gå i praksis, og så ville jeg komme hjem og skulle lægge mig ned, fordi min ryg ville spasmere så dårligt,” siger Martin., “Jeg ville begynde at kaste op, fordi jeg var så kvalme og i så meget smerte.”

oprindeligt, da hun søgte hjælp, fortalte hendes læge hende, at det bare var periodekramper, og at hun skulle tage aspirin og få yderligere hvile. Hendes mor, imidlertid, fornemmede, at der foregik noget mere. Efter nogle online forskning, fandt hun, at hendes datter var udviser karakteristiske symptomer på endometriose er en kronisk sygdom, hvor væv ligner det væv, der normalt linjer indersiden af livmoderen vokser uden for livmoderhulen.,

den eneste måde at vide med sikkerhed, om Martin havde lidelsen, var imidlertid, at hun skulle gennemgå en operation.

“da jeg hørte, at jeg var nødt til at få operation for at finde ud af det, var jeg som” Nej, Jeg vil ikke gøre dette, ” siger Martin. “Jeg har haft operation før for andre ting, men det var mit seniorår på gymnasiet på det tidspunkt. Jeg tænkte, ‘ Det lyder latterligt, jeg har aldrig engang hørt om endometriose.,1 ud af 10 kvinder over hele verden af endometriose i deres reproduktive år, men invasiv laparoskopisk kirurgi er den eneste aktuelle teknik, der bruges til at diagnosticere—og derefter behandle—sygdommen. På grund af manglende bevidsthed om tilstanden og forskningen på området kan mange kvinder opleve en forsinkelse i diagnosen på op til 11 år fra symptomdebut. Det kan betyde flere års bækkensmerter, alvorlige kramper og mulig infertilitet, mens endometrisk-lignende væv vokser uden for livmoderen.,

problemløsning med syntetisk biologi for at skabe et endometriose test

Nello Gu ’21 fungerer på collapsable UV sterilisator design, en del af projektet at udvikle en noninvasiv, billige test til at diagnosticere endometriose (University of Rochester foto / Meghan Martin)

Indtast University of Rochester Internationale gensplejsede Maskiner (iGEM) team.,tidligt i 2020 lancerede Rochester en klasse sammensat af 12 studerende til at konkurrere i en verdensomspændende syntetisk biologi-konkurrence med det mål at løse et problem i den virkelige verden ved hjælp af innovative biologiske ideer. (Syntetisk biologi indebærer at skabe nye biologiske dele eller systemer ved hjælp af materialer, der allerede findes i naturen.) Under iGEM-konkurrencen-i år afholdt 14. -21. November-præsenterede de studerende for et dommerpanel de projekter, de har designet og implementeret.,

Martin var medlem af Rochesters iGEM-team og foreslog på baggrund af sin egen erfaring gruppen tackle som deres projekt det vanskelige problem med endometriose diagnose.

“Jeg tænkte på endometriose, fordi det var et stort problem for mig, og jeg vidste, at det var et område, der ikke havde meget betydelig forskning, men som havde brug for betydelig forskning,” siger hun.

Rochesters iGEM-team rådes af Anne S. Meyer, lektor i biologi, der fungerede som rådgiver for iGEM-hold ved Delft University i Holland, hvor hun underviste, før hun kom til Rochester., Under hendes ledelse modtog Delft University iGEM-holdene mange bemærkelsesværdige priser, herunder grand pri .e ved iGEM-konkurrencen i 2015.

“iGEM er så unik som en forskningsoplevelse for studerende, da de studerende kommer med et projekt efter eget valg,” siger Meyer. “iGEM-projekter kører kun i ni måneder, hvilket er meget kort tid til at brainstorme, planlægge og udføre et helt nyt videnskabeligt projekt.,”

COVID-19 præsenterer en unik udfordring

Efter at have besluttet at endometriose ville være emnet for deres projekt, Rochester iGEM holdet tilbragte de følgende måneder at udvikle en ny endometriose test til diagnosticering af sygdommen.

da COVID-19 ramte i begyndelsen af året, blev holdet mødt med yderligere udfordringer, da de blev tvunget til at udføre størstedelen af deres forskning online og afholde møder via .oom. De havde heller ikke adgang til laboratorier for at teste deres design.,

” en af de andre udfordringer, vi stod overfor, var, at vi skulle have personligt vådt lab hele sommeren for at udvikle og optimere vores design, men vi kom ikke ind i det våde laboratorium før efteråret,” siger Martin. “Vi har alle vores indledende test udført, men vi har ikke haft en chance for at sammensætte hele denne analyse”

selvom pandemien ændrede mange af testplanerne, udviklede gruppen detaljerede skriftlige protokoller til at køre eksperimenter og fejlfindingsproblemer, der måtte opstå.,

en ny endometriosetest

enheden udviklet af Rochester iGEM-teamet er baseret på påvisning af seks biomarkører i menstruationsvæske, der er tegn på endometriose.

holdet skabt en ny type af menstruationskop til at indsamle prøver af med menstruationsgener væske fra endometriose patienter og en lateral flow-analysen—svarende til en graviditetstest stav—, der skifter farve, der er baseret på enten tilstedeværelsen eller fraværet af de seks biomarkører i menstruationsgener prøve. Dette involverede anvendelse af en stamme af Escherichia coli (E. coli) bakterier til at producere de antistoffer, der var nødvendige for at detektere hver biomarkør.,

“den syntetiske biologi del kom ind, da vi skabte dette plug-and-play antistof system,” siger Martin. “Du har brug for to antistoffer til at detektere hver biomarkør, og dette ville normalt være den dyreste del af testen. I stedet brugte vi bakterier til at producere antistoffer på en billig måde.”

teamet udviklede også en billedstation til at bestemme den faktiske mængde biomarkører i en prøve ved kun at bruge et mobiltelefonkamera.,

Rochester iGEM-teammedlemmer forbereder sig på deres endelige præsentation som en del af den internationale genetisk manipulerede Maskinkonkurrence. Fra venstre: Emily Schiller ’21, Nello Gu ’21, Emily Laskey ’21, Zivile Vebraite ’22, og Gabe Isaacson ’21. Ikke afbilledet: Ethan Chen ’21, Linh Hoang ’22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin ’21, Helen Shammas ’22, Lyng Shi ’22, og James Tang ’21. (University of Rochester photo / Meghan Martin)

gruppen forestiller sig læger, der leverer patienter med menstruationskoppen., Patienten ville tage koppen hjem og indsamle en menstruationsprøve i løbet af hendes næste periode. Patienten ville derefter bringe prøven tilbage til lægen, og lægen ville køre endometriosetesten.

denne billige, ikke-invasive endometriosetest kan potentielt supplere eller endda erstatte kirurgi som en diagnostisk, hvilket gør den mere tilgængelig for kvinder over hele verden.

Rochesters team udviklede desuden endometrioseundervisningsværktøjer til læger og offentligheden for at øge bevidstheden om sygdommen og tilskynde til yderligere forskning., Et af disse værktøjer er en prædiktiv model med 42 variabler, der kan bruges til at foretage en selvstændig vurdering, før konsultere en læge eller som et klinisk værktøj til at supplere en fysisk test. Teamets undervisningsmateriale, som de havde oversat til mange forskellige sprog, er alle tilgængelige i et open-access-format.,

“Vi lærte, at mange endometriosepatienter ikke var opmærksomme på deres sygdom før år senere, fordi patienterne ikke kun mangler opmærksomhed selv, men også lægerne ikke blev uddannet om sygdommen, “siger Heather Shi’ 22, en mikrobiologi og sundhed, adfærd og samfund major, der er medlem af Rochesters iGEM-team.

teamets arbejde er dokumenteret og tilgængeligt på Dereskiikiside, et format, der giver fremtidige studerende eller udviklere mulighed for at tage designet op og bygge videre på ideerne.

en ‘virkelig givende’ oplevelse

i dag er Martins sundhed meget forbedret., Efter at have gennemgået laparoskopisk kirurgi i løbet af hendes seniorår på gymnasiet, hendes rygsmerter og intense kramper forsvandt kun to uger efter operationen. Men hun betragter sig som en af de heldige.

“gå ind i det, jeg troede, det var en unødvendig operation,” siger hun. “Jeg troede ikke, at jeg havde endometriose, og jeg skulle bruge uger på at komme sig efter operationen uden grund. I mit tilfælde var jeg heldig at få resultaterne og faktisk få endometriosevævet fjernet.”

hun håber, at Rochesters iGEM-projekt i sidste ende kan hjælpe med at lindre noget af denne stress for andre.,

“det mest givende for mig ved dette projekt er at sprede opmærksomhed om sygdommen,” siger Martin. “Normalt når jeg først nærmer mig folk om endometriose, ved folk ikke om det. Det faktum, at jeg kommer til at arbejde på en sygdom, der personligt påvirkede mig, og stadig være i stand til at gøre fremskridt i forskningen og lære om sygdommen og uddanne andre har været virkelig givende.,”

2020 iGEM konkurrencen opdatering

(Høflighed af University of Rochester iGEM holdet)

Opdateret November 23, 2020: Med afslutningen af dette års konkurrence, Rochester ‘ s iGEM holdet har været grundigt anerkendt for deres resultater med en guldmedalje og flere priser. I alt 248 hold deltog i årets jamboree. Ud af de 42 hold fra Nordamerika, Rochester holdet vundet flest priser og nomineringer i alt med fem nomineringer og to priser.,

holdets resultater kan nævnes:

• Inklusivitet Award
• Bedste Diagnostic Bachelor Projekt
• Bedste Software Kandidat
• Best Integreret Menneskelige Praksis Kandidat
• Bedste Kandidat Uddannelse

Se den komplette resultater online.

forskere skaber kunstig perlemor ved hjælp af bakterier
Nacre, også kendt som perlemor, er et usædvanligt hårdt naturmateriale, der findes i skaller og perler., Rochester biologer har udviklet en innovativ metode til at skabe nacre i laboratoriet—og måske på månen.

vil din fremtidige computer blive lavet ved hjælp af bakterier?
grafen er et revolutionerende nanomateriale, hvis opdagelse førte til en Nobelpris. Ved at blande grafit med bakterier gør Rochester-forskere grafen lettere og mere miljøvenlig at producere, hvilket baner vejen for fremtidige produkter og applikationer.,

En vej til bedre antibiotika: forståelse “stresset bakterier’
Rochester biolog Anne S. Meyer ‘ s forskning i mekanismerne bag bakterier reaktioner kan føre til mere effektive antibiotika og mindre antibiotikaresistens.