인간 분자 모니터링을 위한 확장 가능한 플랫폼 개발

웨어러블 건강 전자 장치는 이제 어디에나 존재하지만 지속적인 분자 모니터링은 포도당에 대해서만 널리 사용 가능합니다. 수십 년간의 연구를 통해 지속적인 모니터링이 다른 분자로 확장되었지만 이러한 기술은 연구실에만 국한되어 있으며 일상적인 인간 사용과는 단절된 상태로 남아 있습니다. 우리는 이러한 신기술을 번역하고 배포하여 시간에 따라 변화하는 인간 대사체를 매핑하고 개인화된 건강을 위한 폐쇄 루프 장치를 설계할 수 있는 플랫폼을 제안합니다.

인간은 인간을 위한 최고의 모델 유기체이지만 인간 생화학을 현장에서 실시간으로 연구할 수 있는 도구는 거의 없습니다. 인간 대사체 데이터베이스에는 ~20,000개의 검출된 화합물이 나열되어 있으며, 그 중 ~3,000개만 정량화되었습니다. 종단적 인간 연구에서 시간 분해능으로 연구된 생체분자는 훨씬 적습니다.

심혈관, 대사/내분비 및 약물 약동학 현상은 몇 초에서 몇 분, 몇 시간의 시간 단위로 변화하는 생체분자에 의해 구동되며 비슷한 시간 단위로 행동과 웰빙에 영향을 미칩니다. 현재 이러한 분자를 측정하는 유일한 방법은 일상생활에 방해가 되는 실험실 테스트를 통해서입니다. 더욱이 실험실 테스트는 이러한 모든 변화를 포착하는 데 필요한 빈도로 수행할 수 없습니다.

이와 대조적으로 웨어러블 모니터는 사용자 친화적이며 정확한 시간 단위로 지속적인 측정이 가능합니다. 현재 이러한 종류의 상업적으로 이용 가능한 유일한 장치인 연속 혈당 모니터에서 사용되는 것과 같이 지속적이고 시간에 따라 변하는 전기 신호를 생성하는 자연 발생 효소의 수가 제한되어 있기 때문에 이러한 모니터에는 특수하게 설계된 바이오센서가 필요합니다. 그러나 바이오센싱 전략을 개척하는 대부분의 실험실은 인간과 호환되는 장치를 개발하지 않으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 이로 인해 이 두 연구 개발 영역 사이에 틈이 생깁니다.

이 프로젝트의 목표는 인체 내 100개 이상의 분석물에 대한 최소 침습적 연속 모니터링을 달성하고 연구자들에게 장치를 제공하는 것입니다. 본 프로젝트에서는 학술 연구실에서 추구하는 다양한 바이오센싱 전략을 활용하여 인체 실험용 장치를 개발할 수 있는 의료기기 테스트베드를 개발할 것입니다. 우리의 기술적 접근 방식은 합성 이온 채널과 구조 스위치를 CMOS 어레이와 결합하여 많은 분석물을 동시에 평가합니다. 우리는 이미 맞춤형 제조 기술을 이용할 수 있으며, 단백질과 실리콘 센서를 설계하고 제조하는 데 드는 비용과 장벽이 낮아지는 추세입니다.

프로젝트는 4개의 상호의존적인 단계를 거쳐 진행됩니다.

프로젝트는 4개의 상호의존적인 단계를 거쳐 진행됩니다.

FRO(집중 연구 조직)는 특정 중간 규모 과학 또는 기술 문제를 해결하기 위해 스타트업처럼 조직된 시간 제한이 있는 임무 중심 연구 팀입니다. FRO 프로젝트는 공공재 역할을 하는 혁신적인 새로운 도구, 기술, 프로세스 또는 데이터 세트를 생산하여 과학 및 기술 발전을 보다 광범위하게 가속화한다는 목표로 연구 커뮤니티를 위한 새로운 기능을 창출하는 것을 추구합니다. 결정적으로 FRO 프로젝트는 상충되는 인센티브, 프로세스, 임무 또는 문화로 인해 기존 연구 자금 출처가 남긴 균열 사이에 자주 빠지는 프로젝트입니다. 기관이 FRO 스타일의 실체를 활용하여 임무를 달성하고 과학적 발전을 진전시킬 수 있는 광범위한 프로젝트 개념이 있을 수 있습니다.

이 프로젝트는 4가지 연구 단계에서 긴밀한 피드백 루프와 표준화가 필요하고 의료기기 산업이 이러한 종류의 연구를 추구할 인센티브가 없기 때문에 FRO 스타일 모델에 적합합니다. 민간 기업은 일반적으로 입증된 바이오센서와 예측 가능한 보험 상환을 활용하여 당뇨병 치료와 가장 관련된 소수의 분자에 중점을 둡니다. 독립형 비영리 연구소는 실험자 컨소시엄 형성을 촉진하기 위해 분자 모니터링에 대한 실험을 표준화하고 위험을 제거하는 데 가장 적합합니다. 비영리 AddGene이 유전 물질에 대한 접근을 표준화하고 민주화한 것처럼 우리도 의료 기기를 위한 아날로그 기관을 개발하려고 합니다.