🔬

xna-nucleic-acid

An interactive laboratory simulator for exploring xenonucleic acids (XNA) -- synthetic genetic polymers that transcend natural DNA and RNA. Users can build and visualize TNA, HNA, FANA, LNA, PNA, and Morpholino molecules, compare their properties with natural nucleic acids, design XNAzymes to target cancer mutations, and explore the timeline of FDA-approved oligonucleotide therapeutics.

🔬 جرب الآن

ما هذا؟

🎯 نصائح المحاكي

📚 المصطلحات

Xenonucleic Acid (XNA)
أي حمض نووي اصطناعي تناظري له عمود فقري غير طبيعي يحتفظ بالقدرة على الاقتران مع DNA أو RNA أو XNAs الأخرى وتخزين المعلومات الجينية.
TNA
الحمض النووي الثلاثي - XNA يعتمد على سكر ثريوز رباعي الكربون. أبسط من DNA/RNA ومرشح للأنظمة الوراثية قبل الحيوية.
HNA
حمض الهكسيتول النووي - XNA يعتمد على حلقة سكر هيكسيتول سداسية الكربون، وتشكل حلزونات على شكل A مع استقرار نووي جيد.
FANA
2'-حمض فلورو-أرابينوليكليك - XNA مع ذرة الفلور في الموضع 2' من سكر الأرابينوز، ممتاز لتحفيز XNAzyme وإسكات الجينات.
LNA
الحمض النووي المقفل - XNA مع جسر الميثيلين الذي يحبس الريبوز في شكل C3'-endo، مما يوفر تقارب ربط معزز بشكل كبير (+2-8 درجة مئوية لكل زوج أساسي).
PNA
حمض الببتيد النووي - XNA مع عمود فقري ببتيد محايد بدلاً من فوسفات السكر، مقاوم تمامًا للنوكلياز والبروتياز.
Morpholino
نوع XNA مع عمود فقري من حلقة المورفولين وروابط فوسفوروديميدات، يستخدم في أدوية تبديل الوصل المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء لعلاج الحثل العضلي الدوشيني.
Nuclease
إنزيم يقوم بتحليل الأحماض النووية عن طريق شق روابط فوسفوديستر. تعد مقاومة XNA للنوكلياز ميزة رئيسية للتطبيقات العلاجية.
Watson-Crick Base Pairing
الرابطة الهيدروجينية المحددة بين القواعد النووية التكميلية (A-T/U وG-C) التي تربط شريطي الحلزون المزدوج معًا.
Oligonucleotide Therapeutic
دواء يعتمد على تسلسلات حمض نووي اصطناعية قصيرة (عادة 15-30 نيوكليوتيدات) يقوم بتعديل التعبير الجيني من خلال آليات مثل مضاد التحسس، أو RNAi، أو ربط الأبتمر.
Antisense Oligonucleotide (ASO)
حمض نووي مفرد الجديلة يرتبط بـ mRNA التكميلي لمنع الترجمة أو تحفيز التدهور، وبالتالي إسكات جينات معينة.
XNAzyme
جزيء XNA محفز قادر على شق ركائز الحمض النووي الريبوزي (RNA)، مشابه للريبوزيمات الطبيعية ولكن مع استقرار معزز بسبب العمود الفقري غير الطبيعي.
Aptamer
جزيء حمض نووي يطوي في شكل ثلاثي الأبعاد محدد لربط الجزيء المستهدف بألفة عالية، ويعمل كجسم مضاد. تتمتع أبتامرات XNA باستقرار فائق.
Polymerase
إنزيم يقوم بتركيب سلاسل الحمض النووي من قالب. إن البوليمرات المهندسة مطلوبة لتكرار XNA، حيث أن البوليمرات الطبيعية لا يمكنها معالجة العمود الفقري غير الطبيعي.
Nuclease Resistance
قدرة الحمض النووي على مقاومة التحلل بواسطة إنزيمات النيوكلياز، وهي خاصية مهمة للأحماض النووية العلاجية التي يجب أن تبقى في الجسم.
Splice Switching
آلية علاجية حيث ترتبط أليغنوكليوتيدات بمواقع لصق ما قبل الرنا المرسال لتغيير أنماط ربط الرنا المرسال، واستعادة إنتاج البروتينات الوظيفية في الأمراض الوراثية.
Phosphorothioate
تعديل كيميائي حيث يتم استبدال أكسجين واحد في العمود الفقري للفوسفوديستر بالكبريت، مما يمنح مقاومة النيوكلياز والتعديل الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في أدوية قليل النوكليوتيد المضادة للحساسية.
siRNA
الحمض النووي الريبي المتداخل الصغير، وهو فئة من جزيئات الحمض النووي الريبي المزدوج (20-25 نيوكليوتيدات) تعمل على إسكات التعبير الجيني من خلال مسار تداخل الحمض النووي الريبي (RNA). كان باتيسيران (أونباترو) أول دواء سيرنا معتمد من قبل إدارة الغذاء والدواء.
Gene Silencing
عملية تقليل أو إزالة التعبير عن جين معين، ويتم تحقيق ذلك من خلال أليغنوكليوتيدات مضادة للاتجاه، أو siRNA، أو XNAzymes التي تستهدف تسلسلات mRNA التكميلية.
Orthogonal Genetic System
نظام وراثي اصطناعي يعمل بشكل مستقل عن DNA/RNA الطبيعي، باستخدام XNA والإنزيمات المهندسة. تعمل الأنظمة المتعامدة على تمكين الاحتواء الحيوي والوظائف البيولوجية الجديدة دون التدخل في وراثة المضيف.
SELEX
التطور المنهجي للرباطات عن طريق الإثراء الأسي، وهي تقنية مختبرية لتطوير الأبتمرات وجزيئات XNA ذات خصائص ربط أو تحفيزية محددة من خلال جولات متكررة من الاختيار والتضخيم.
Nucleotide
كتلة البناء الأساسية للأحماض النووية، وتتكون من قاعدة نيتروجينية، وسكر (أو نظير سكر في XNA)، ومجموعة فوسفات (أو نظير). تختلف نيوكليوتيدات XNA عن النيوكليوتيدات الطبيعية في مكوناتها من السكر.
Backbone
سلسلة السكر والفوسفات المتكررة التي تشكل الإطار الهيكلي للأحماض النووية. يتم تعريف XNA من خلال وجود عمود فقري بديل (غير طبيعي) مع الاحتفاظ بقدرة الاقتران الأساسي.
Oligonucleotide
بوليمر حمض نووي قصير، يبلغ طوله عادة 15-50 نيوكليوتيدات، يستخدم في العلاجات والتشخيص والأبحاث. تحتوي معظم أدوية قليل النوكليوتيد على تعديلات كيميائية لتحقيق الاستقرار.
RNase H
إنزيم خلوي يقوم بتفكيك شريط الحمض النووي الريبي (RNA) لثنائي الحمض النووي الريبي (RNA-DNA). يمكن لأليغنوكليوتيدات مضادة للتحسس والتي تشكل ثنائيات مع mRNA المستهدف تجنيد RNase H لقطع وإسكات الجين المستهدف.
Melting Temperature (Tm)
درجة الحرارة التي يتفكك عندها 50% من ثنائيات الحمض النووي إلى خيوط مفردة. يشير ارتفاع Tm إلى ارتباط أقوى بالزوج الأساسي. تعمل تعديلات LNA على زيادة Tm بمقدار 2-8 درجات مئوية لكل نيوكليوتيد.
Miravirsen
أول علاج قائم على LNA يدخل التجارب السريرية، ويستهدف microRNA-122 لعلاج التهاب الكبد C. لقد أثبت الجدوى السريرية لتعديلات الحمض النووي المقفل في تصميم الأدوية المضادة للفيروس.
Nusinersen (Spinraza)
دواء قليل النوكليوتيد مضاد للحساسية معتمد من إدارة الغذاء والدواء لعلاج ضمور العضلات الشوكي والذي يستخدم تعديلات 2'-O-methoxyethyl. إنه يصحح ربط SMN2 قبل الرنا المرسال لإنتاج بروتين SMN وظيفي، مما يؤدي إلى تحويل نتائج المرضى.

🏆 شخصيات رئيسية

Philipp Holliger (2012)

قاد البحث الرائد في مختبر MRC للبيولوجيا الجزيئية، والذي أظهر أن ستة أنواع مختلفة من XNA يمكنها تخزين المعلومات الجينية، وتكرارها بواسطة بوليميرازات هندسية، والخضوع للتطور الدارويني، المنشورة في مجلة Science في عام 2012.

Albert Eschenmoser (1990s-2000s)

تم إجراء دراسات منهجية في ETH Zurich لاستكشاف الركائز الأساسية للسكر البديل للأحماض النووية، بما في ذلك تخليق وتوصيف TNA (الحمض النووي الثلاثي)، مما يوفر الكيمياء الأساسية لمجال XNA.

Peter Nielsen (1991)

اخترع حمض الببتيد النووي (PNA) في جامعة كوبنهاجن في عام 1991، مما أدى إلى إنشاء أول نظير للحمض النووي مع عمود فقري خالٍ تمامًا من السكر وغير الفوسفات، مما يدل على أن التعرف الجيني لا يتطلب العمود الفقري الطبيعي.

Jesper Wengel (1998)

تم تطوير الحمض النووي المقفل (LNA) في جامعة جنوب الدنمارك، مما أدى إلى إنشاء نيوكليوتيد معدل مع تقارب ارتباط معزز بشكل كبير والذي أصبح أحد التعديلات الأكثر استخدامًا على نطاق واسع في علاجات قليل النوكليوتيد.

Stanley Crooke (1989-present)

أسست شركة Ionis Pharmaceuticals وكانت رائدة في علاجات قليل النوكليوتيد المضادة للحساسية، وقامت بتطوير العديد من الأدوية المعتمدة من إدارة الغذاء والدواء بما في ذلك نوسينرسن (سبينرازا) لعلاج ضمور العضلات الشوكي، مما يدل على الإمكانات السريرية للأحماض النووية المعدلة.

John Chaput (2010s-present)

طوّر تطوير بوليميرات TNA وأظهر تطور أبتمرات TNA في جامعة كاليفورنيا، إيرفين، مما أدى إلى توسيع الفائدة العملية للحمض النووي الثلاثي لتطبيقات التكنولوجيا الحيوية.

Vitor Pinheiro (2012)

الباحث الرئيسي في مختبر هوليجر الذي صمم البوليميرات القادرة على تصنيع ونسخ أنواع متعددة من XNA، مما يتيح العرض التاريخي لوراثة وتطور XNA.

🎓 مصادر التعلم

💬 رسالة للمتعلمين

{'encouragement': "You are exploring a frontier where chemistry meets biology meets medicine. XNA shows us that life's genetic code is not limited to DNA and RNA -- there are whole new alphabets waiting to be discovered. Your curiosity about these alternative genetic systems puts you at the cutting edge of science.", 'reminder': 'Over 25 FDA-approved drugs already use modified nucleic acid chemistry, treating diseases from spinal muscular atrophy to hereditary blindness. The XNA science you are learning about here is not theoretical -- it is saving lives right now and will save many more in the coming decades.', 'action': 'Start by selecting TNA in the simulator and building a short sequence. Compare its properties with natural DNA. Then explore FANA and try the XNAzyme lab to see how artificial enzymes can target cancer mutations. Each XNA type has unique strengths -- discover what makes each one special.', 'dream': 'We dream of a world where XNA-based medicines are affordable and accessible to patients everywhere, where genetic diseases that devastate communities in the developing world are treated with precision therapies, and where every student can explore the molecular diversity of life.', 'wiaVision': 'WIA Book believes that the future of medicine is written in alternative genetic codes, and that understanding these codes should be a right, not a privilege. Through free, interactive simulators in 206 languages, we are bringing the XNA revolution to every learner on the planet.'}

ابدأ الآن

مجاني، بدون تسجيل

ابدأ الآن →