Protein Microarray Chips

Sammanfattning: Livet tas för givet av de flesta. Det finns däremot många som ägnar stora delar av sitt liv för att försöka lösa dess mysterier. En del av lösningen ligger i att förstå hur alla molekyler är sammanlänkade i det gigantiska nätverk som definierar den levande organismen. Under det senaste seklet har en hel del forskning utförts för att kartlägga dessa nätverk. Resultatet av dessa mödor kan vi se i de läkemedel som vi har idag och som har utvecklats för att bota eller åtminstone lindra olika sjukdomar och tillstånd. Dessvärre finns det fortfarande många sjukdomar som är obotliga (t.ex. cancer) och mycket arbete krävs för att förstå dem till fullo och kunna designa framgångsrika behandlingar. Arbetet i denna avhandling beskriver en analytisk plattform som kan användas för att effektivisera kartläggningsprocessen; protein-mikroarrayer. Mikroarrayer är ytor som har mikrometerstora (tusendels millimeter) strukturer i ett regelbundet mönster med möjligheten att studera många interaktioner mellan biologiska molekyler samtidigt. Detta medför snabbare och fler analyser - till en lägre kostnad. Protein-mikroarrayer har funnits i ungefär ett decennium och har följt i fotspåren av de framgångsrika DNA-mikroarrayerna. Man bedömer att protein-mikroarrayerna har en minst lika stor potential som DNA mikroarrayerna då det egentligen är mer relevant att studera proteiner, som är de funktionsreglerande molekylerna i en organism. Vi har i detta arbete tillverkat modellytor för stabil inbindning av proteiner, som lämnar dem intakta, funktionella och korrekt orienterade i ett mikroarray format. Därmed har vi adresserat ett stort problem med protein mikroarrays, nämligen att proteiner är känsliga molekyler och har i många fall svårt att överleva tillverkningsprocessen av mikroarrayerna. Vi har även studerat en metod att tillverka mikroarrayer av proteiner bundna till strukturer, som modellerats att efterlikna cellytor. Detta är särkilt viktigt eftersom många (hälften) av dagens (och säkerligen framtidens) läkemedel är riktade mot att påverka denna typ av proteiner och att studera dessa i sin naturliga miljö är därför väldigt relevant. I ett annat projekt har vi använt protein mikroarrayer för att detektera fyra vanliga droger (heroin, amfetamin, ecstasy och kokain). Detektionen baseras på användandet av antikroppar som lossnar från platser på ytan när de kommer i kontakt med ett narkotikum. Detta koncept kan enkelt utvecklas till att detektera mer än bara fyra droger. Vi har även lyckats att parallellt mäta förekomsten av en annan typ av förening på mikroarray ytan, nämligen det explosiva ämnet trinitrotoluen (TNT). Detta visar på en mångsidig plattform för detektionen av i princip vilken typ av farlig eller olaglig substans som helst - och på en yta! Vi föreställer oss därför att möjliga tillämpningsområden finns inom brottsbekämpning, i kampen mot terrorism och mot narkotikamissbruk etc. Mikroarrayerna har i denna avhandling utforskats med optiska metoder som tillåter studie av omärkta proteiner, vilket resulterar i så naturliga molekyler som möjligt.