University of Rochester er iGEM team har jobbet på en ikke-invasiv endometriose test. Endometriose er en smertefull sykdom som kan foreløpig bare diagnostiseres gjennom laparoskopisk kirurgi. Testen kan gi tidligere diagnose for millioner av kvinner med tilstanden., (Getty Images foto)

Den nye endometriose test, som er utviklet ved University of Rochester lavere grads studenter i biologiske fag, ville eliminere behovet for kirurgi for endometriose diagnose.

Når Meghan Martin ’21, en biokjemi og American Sign Language dobbeltrom store, var en sophomore i videregående skole, begynte hun opplever intens, kronisk smerte. En ivrig løper og spiller fotball, hun var lammet av kramper, kvalme, og tilbake spasmer som forlot henne ute av stand til å delta i idretter som hun elsket.

«jeg har alltid vært veldig aktiv, men jeg ville gå for å øve, og så ville jeg kommer hjem og må legge ned fordi ryggen min ville være spasming så dårlig», sier Martin sier., «Jeg ville begynne å kaste opp fordi jeg var så kvalm og så mye smerte.»

Først da hun søkte hjelp, hennes lege fortalte henne at det var bare periode kramper og at hun skulle ta aspirin og få ekstra hvile. Hennes mor, men følte det var noe mer å gå på. Etter noen online forskning, fant hun at hennes datter ble stiller symptomer karakteristisk for endometriose, en kronisk sykdom der vev som ligner de vev som normalt linjer innsiden av livmoren vokser utenfor livmorhulen.,

Den eneste måten å vite sikkert om Martin hadde lidelse, men det var for henne å gjennomgå en operasjon.

«Når jeg hørte at jeg hadde for å få operasjon for å finne ut av dette jeg var som» Nei, jeg ønsker ikke å gjøre dette,'» sier Martin. «Jeg har hatt en operasjon før for andre ting, men det var mitt siste år på high school på det tidspunktet. Jeg tenkte, » Dette høres latterlig, jeg har aldri hørt om endometriose.,'»

i Dag, ca 1 i 10 kvinner over hele verden er berørt av endometriose i deres reproduktive år, men invasive laparoskopisk kirurgi er den eneste gjeldende teknikk som brukes til å diagnostisere og deretter behandle—sykdommen. På grunn av mangel på kunnskap om tilstanden og av forskning innenfor feltet, for mange kvinner kan oppleve en forsinkelse i diagnostikk av opp til 11 år fra utbruddet av symptomene. Det kan bety flere år av bekken smerter, alvorlige kramper, og mulig infertilitet mens endometrisk-lignende vev vokser utenfor livmoren.,

problemløsning med syntetisk biologi for å skape en endometriose test

Nello Gu ’21 fungerer på collapsable UV sterilisator design, som en del av prosjektet med å utvikle en ikke-invasiv, billig test for å diagnostisere endometriose (University of Rochester photo / Meghan Martin)

skriv Inn University of Rochester Internasjonale genmodifisert Maskiner (iGEM) team.,

Tidlig i 2020, Rochester lansert en klasse består av 12 studenter til å konkurrere i et globalt syntetisk biologi konkurranse med mål å løse reelle problemet ved hjelp av nyskapende biologiske ideer. (Syntetisk biologi innebærer å skape nye biologiske deler eller systemer ved hjelp av materiale som allerede finnes i naturen.) Under iGEM—konkurransen-dette året holdt November 14-21—det studenter til stede til et panel av dommere prosjektene de har utformet og implementert.,

Martin var medlem av Rochester er iGEM team og, basert på hennes egen erfaring, foreslo gruppen takle så deres prosjektet vanskelig problem diagnose av endometriose.

«jeg tenkte på endometriose fordi det var et stort problem for meg, og jeg visste at det var et område som ikke har mye av betydelig forskning, men det trengs betydelig forskning,» sier hun.

Rochester er iGEM-team er anbefalt av Anne S. Meyer, professor i biologi, som fungerte som rådgiver for iGEM lagene i Delft University i Nederland, hvor hun underviste før du kommer til Rochester., Under hennes ledelse, Delft University iGEM lagene fikk mange kjente priser, blant annet den store premien på iGEM-konkurransen i 2015.

«iGEM er så unikt som et forsknings-opplevelse for bachelorstudenter, siden elevene kommer opp med et prosjekt av sine egne valg,» sier Meyer. «iGEM-prosjekter bare kjøre på ni måneder, noe som er en svært kort tid til å brainstorme, planlegge, og gjennomføre en splitter ny vitenskapelig prosjekt.,»

COVID-19 presenterer en unik utfordring

Etter å ha bestemt at endometriose ville være gjenstand for prosjektet, Rochester iGEM-teamet tilbrakte de følgende måneder å utvikle en roman endometriose test for diagnostisering av sykdommen.

Når COVID-19 hit i begynnelsen av året, laget ble møtt med ekstra utfordringer som de var tvunget til å gjennomføre de fleste av sine undersøkelser på nettet og holde møter via Zoom. Også de som ikke har tilgang til laboratorier for å teste deres design.,

«En av de andre utfordringene vi sto overfor, var at vi var ment å ha i-person våt lab hele sommeren for å utvikle og optimalisere vår design, men vi fikk ikke komme inn i det våte lab til høsten,» sier Martin. «Vi har alle våre første tester gjort, men vi har ikke hatt en sjanse til å sette sammen hele denne analysen»

Selv om pandemien endret mange av testing planer, gruppen utviklet detaljerte skriftlige protokoller for å kjøre eksperimenter og feilsøking av problemer som kan oppstå.,

En roman endometriose test

Den enheten som er utviklet av Rochester iGEM-teamet er basert på å oppdage seks biomarkører i menstrual væske som er en indikasjon på endometriose.

laget skapte en ny type menstrual cup for å samle inn prøver av menstrual væske fra endometriose pasienter og en lateral flow analyse—lik en graviditetstest stick—som skifter farge basert på enten tilstedeværelse eller fravær av seks biomarkører i menstrual eksempel. Denne involvert ved hjelp av en stamme av Escherichia coli (E. coli) bakterier til å produsere antistoffer er nødvendig for å oppdage hver biomarkør.,

«Den syntetiske biologien del kom i når vi laget denne plug-and-play-antistoff system,» sier Martin. «Du trenger to antistoffer for å oppdage hver biomarkør, og dette vil normalt være den dyreste delen av testen. I stedet, vi brukte bakterier til å produsere antistoffer på en billig måte.»

laget også utviklet et imaging station for å fastslå den faktiske mengden av biomarkører i en prøve ved hjelp av bare en mobiltelefon, kamera.,

Rochester iGEM team medlemmer forbereder seg til sin endelige presentasjonen som en del av den Internasjonale genmodifisert Maskinen konkurranse. Fra venstre: Emily Schiller ’21, Nello Gu ’21, Emily Laskey ’21, Zivile Vebraite ’22, og Gabe Isaacson ’21. Ikke avbildet: Ethan Chen ’21, Linh Hoang ’22, Isabel Lopez-Molini ’22, Meghan Martin ’21, Helen Shammas ’22, Heather Shi ’22, og James Tang» 21. (University of Rochester photo / Meghan Martin)

gruppen ser for leger gir pasienter med menstrual cup., Pasienten ville ta cup hjem og samle en menstrual eksempel under hennes neste periode. Pasienten vil da ta prøven tilbake til legen, og legen ville kjøre endometriose test.

Dette billig, ikke-invasiv endometriose test potensielt kan utfylle eller erstatte kirurgi som en diagnose, noe som gjør det mer tilgjengelig for kvinner over hele verden.

Rochester team i tillegg utviklet endometriose utdanning verktøy for leger og allmennheten for å øke bevissthet om sykdommen og oppfordrer til videre forskning., Ett av disse verktøyene er en prediktiv modell med 42 variabler som kan brukes til å foreta en selvstendig vurdering før du konsultere lege eller som et klinisk verktøy for å supplere en fysisk test. Lagets pedagogisk materiale, som de hadde oversatt til mange forskjellige språk, er alle tilgjengelige i en open-access-format.,

«Vi lærte mange endometriose pasienter var ikke klar over sin sykdom inntil år senere fordi det ikke bare pasientene mangel bevissthet om seg selv, men også leger var ikke utdannet om sykdommen, sier Heather Shi ’22, en mikrobiologi og helse, atferd, og samfunnet store, som er medlem av Rochester er iGEM-teamet.

gruppens arbeid er dokumentert og tilgjengelig på sine Wiki-side, et format som gjør at fremtidige studenter eller utviklere til å ta opp de designe og bygge på ideer.

En virkelig givende erfaring

i Dag Martin helse er mye bedre., Etter å ha gjennomgått laparoskopisk kirurgi i løpet av sitt siste år på high school, sitt ryggsmerter og intense kramper gikk bort bare to uker etter operasjonen. Men hun anser seg en av de heldige.

«Kommer inn i det, tenkte jeg at det var en unødvendig operasjon, sier hun. «Jeg trodde ikke at jeg hadde endometriose, og jeg var nødt til å bruke uker på å utvinne fra kirurgi for ingen grunn. I mitt tilfelle, jeg var så heldig å ha resultater, og faktisk få endometriose vev fjernet.»

Hun håper Rochester er iGEM-prosjektet etter hvert kan bidra til å avlaste noen av denne stress for andre.,

«Den mest givende ting for meg om dette prosjektet er å spre bevissthet om sykdommen,» sier Martin. «Vanligvis når jeg først tilnærming folk om endometriose, at folk ikke vet om det. Det faktum at jeg kommer til å jobbe på en sykdom som personlig berørt meg, og fremdeles være i stand til å gjøre fremskritt i forskning og lære om sykdommen og utdanne andre har vært veldig givende.,»

2020 iGEM-konkurransen oppdater

(Gjengitt med tillatelse fra University of Rochester iGEM team)

Oppdatert November 23, 2020: Med avslutningen av årets konkurranse, Rochester er iGEM-teamet har blitt grundig anerkjent for sine prestasjoner med en gullmedalje og flere priser. Av en total av 248 lag deltok i årets jamboree. Ut av 42 lag fra Nord-Amerika, Rochester-teamet har fått flest utmerkelser og nominasjoner totalt med fem nominasjoner og to priser.,

lagets prestasjoner inkluderer:

• Inclusivity Award
• Beste Diagnostiske Lavere grads Prosjekt
• Beste Programvaren Nominee
• Beste Integrert Menneskelig Praksis Nominee
• Beste Utdanning Nominee

Se fullstendige resultater online.

Forskere skape kunstig mor-av-perle ved hjelp av bakterier
Nacre, også kjent som mor-av-perle, er en usedvanlig tøff naturlig materiale som ble funnet i skjell og perler., Rochester biologer har utviklet en innovativ metode for å opprette nacre i lab—og kanskje på månen.

Vil fremtiden din datamaskin lages ved hjelp av bakterier?
Grafén er et revolusjonerende nanomaterial, oppdagelsen som førte til Nobels Fredspris. Ved å blande grafitt med bakterier, Rochester forskere gjør grafén enklere og mer miljøvennlig å produsere, og banet vei for fremtidige produkter og programmer.,

– En vei til bedre antibiotika: forstå ‘stresset bakterier’
Rochester biolog Anne S. Meyer ‘ s forskning på mekanismene bak bakterier er svarene kan føre til mer effektive antibiotika og mindre antibiotika resistens.