Innovative Quantification Techniques Using DNA Barcodes

הרקע לפרויקט:

ברקודים של DNA הם רצפים קצרים של DNA המהווים "תגים" ייחודיים המאפשרים זיהוי ותיוג של מולקולות ביולוגיות שונות, כמו נוגדנים. כל ברקוד DNA הוא סדרה ייחודית של בסיסים גנטיים (אדנין, ציטוזין, גואנין ותימין) המבדילה בין מולקולות על פי הסדר וההרכב של הבסיסים. בפרויקט זה, נעשה שימוש בברקודים של DNA על מנת למדוד את כמות וסוג הנוגדנים המחוברים לננו-חלקיקים, באמצעות טכניקת PCR. טכנולוגיה זו מאפשרת דיוק גבוה בכימות רמות הנוגדנים, דבר שמייעל את התכנון והפיתוח של ננו-חלקיקים לשימושים קליניים, כמו טיפולים ממוקדים.

מטרת הפרויקט:

במסגרת הפרויקט, הסטודנטים יפתחו ויישמו מתודולוגיה מדויקת לכימות נוגדנים באמצעות ברקודי DNA. התהליך יכלול מספר שלבים, ביניהם תכנון של ברקודי DNA ייחודיים, פיתוח פרוטוקולים לחיבור יעיל של הברקודים לנוגדנים ספציפיים, אופטימיזציה של תהליכי הצמדת הנוגדנים המסומנים לננו-חלקיקים וביצוע מדידות כמותיות באמצעות PCR. התוצאות יאפשרו כימות מדויק של רמות הנוגדנים המחוברים לננו-חלקיקים שיתמוך בפיתוח טיפולים ממוקדים יעילים יותר.

תכולת הפרויקט:

• סקר ספרות בנושא השימוש בברקודי DNA לכימות, הבנת הצורך.
• תכנון רצפי DNA יחודיים.
• לימוד ויישום ריאקציות כימיות שיאפשרו חיבור הנוגדנים לברקודים ולננוחלקיקים.
• פיתוח ואופטימיזציה של פרוטוקולים ל-rtPCR לכימות.
• ניתוח נתונים ותיקוף השיטה באמצעות השוואה לטכניקות כימות מסורתיות.

קורסי קדם:

מבוא לביולוגיה חישובית
ביולוגיה למהנדסים

דרישות נוספות:

פיזיקה ביולוגית של מקרומולקולות ותאים

מקורות:

1. Yaari Z, da Silva D, Zinger A, Goldman E, Kajal A, Tshuva R, Barak E, Dahan N, Hershkovitz D, Goldfeder M, Roitman JS, Schroeder A. Theranostic barcoded nanoparticles for personalized cancer medicine. Nat Commun. 2016 Nov 10;7:13325. doi: 10.1038/ncomms13325. PMID: 27830705; PMCID: PMC5109543.
2.  Munir S, Ahmed S, Ibrahim M, Khalid M, Ojha SC. A Spellbinding Interplay Between Biological Barcoding and Nanotechnology. Front Bioeng Biotechnol. 2020 Sep 8;8:883. doi: 10.3389/fbioe.2020.00883. PMID: 33014994; PMCID: PMC7506030.
3. Meir, Rinat & Shamalov, Katerina & Sadan, Tamar & Motiei, Menachem & Yaari, Gur & Cohen, Cyrille & Popovtzer, Rachela. (2017). Fast Image-Guided Stratification Using Anti-Programmed Death Ligand 1 Gold Nanoparticles for Cancer Immunotherapy. ACS Nano. 11. 10.1021/acsnano.7b05299.