🔬

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.

🔬 Thử ngay

Đây là gì?

🎯 Mẹo sử dụng

📚 Thuật ngữ

Xenonucleic Acid (XNA)
Bất kỳ chất tương tự axit nucleic tổng hợp nào có khung phi tự nhiên vẫn duy trì khả năng ghép cặp bazơ với DNA, RNA hoặc các XNA khác và lưu trữ thông tin di truyền.
TNA
Axit Nucleic Threose - XNA dựa trên đường threose bốn carbon. Đơn giản hơn DNA/RNA và là ứng cử viên cho hệ thống di truyền tiền sinh học.
HNA
Axit Nucleic Hexitol - XNA dựa trên vòng đường hexitol sáu carbon, tạo thành các chuỗi xoắn dạng A có độ ổn định nuclease tốt.
FANA
Axit 2'-Fluoro-Arabinonucleic - XNA với nguyên tử flo ở vị trí 2' của đường arabinose, rất tốt cho xúc tác XNAzyme và làm im lặng gen.
LNA
Axit Nucleic bị khóa - XNA có cầu methylene khóa ribose ở dạng C3'-endo, mang lại ái lực liên kết được tăng cường đáng kể (+2-8 độ C trên mỗi cặp bazơ).
PNA
Axit Nucleic peptide - XNA có xương sống peptide trung tính thay vì đường-phosphate, hoàn toàn kháng lại nuclease và protease.
Morpholino
Một loại XNA có xương sống vòng morpholine và các liên kết photphorodiamidate, được sử dụng trong các loại thuốc chuyển mạch mối nối được FDA phê chuẩn để điều trị chứng loạn dưỡng cơ Duchenne.
Nuclease
Một loại enzyme làm suy giảm axit nucleic bằng cách tách các liên kết phosphodiester. Khả năng kháng nuclease của XNA là một lợi thế chính cho các ứng dụng điều trị.
Watson-Crick Base Pairing
Liên kết hydro đặc hiệu giữa các nucleobase bổ sung (A-T/U và G-C) giữ hai chuỗi của chuỗi xoắn kép lại với nhau.
Oligonucleotide Therapeutic
Một loại thuốc dựa trên các chuỗi axit nucleic tổng hợp ngắn (thường là 15-30 nucleotide) điều chỉnh biểu hiện gen thông qua các cơ chế như liên kết antisense, RNAi hoặc aptamer.
Antisense Oligonucleotide (ASO)
Một axit nucleic chuỗi đơn liên kết với mRNA bổ sung để ngăn chặn sự dịch mã hoặc kích hoạt sự thoái hóa, do đó làm im lặng các gen cụ thể.
XNAzyme
Một phân tử XNA xúc tác có khả năng phân tách cơ chất RNA, tương tự như ribozyme tự nhiên nhưng có độ ổn định cao hơn do có khung phi tự nhiên.
Aptamer
Một phân tử axit nucleic gấp lại thành hình dạng 3D cụ thể để liên kết với phân tử mục tiêu có ái lực cao, hoạt động giống như một kháng thể. Aptamer XNA có độ ổn định vượt trội.
Polymerase
Enzym tổng hợp chuỗi axit nucleic từ khuôn mẫu. Cần phải có các polymerase được thiết kế để sao chép XNA, vì các polymerase tự nhiên không thể xử lý các khung không tự nhiên.
Nuclease Resistance
Khả năng của axit nucleic chống lại sự phân hủy của enzyme nuclease, một đặc tính quan trọng đối với axit nucleic trị liệu phải tồn tại trong cơ thể.
Splice Switching
Một cơ chế điều trị trong đó oligonucleotide liên kết với các vị trí nối tiền mRNA để thay đổi kiểu nối mRNA, khôi phục việc sản xuất protein chức năng trong các bệnh di truyền.
Phosphorothioate
Một biến đổi hóa học trong đó một oxy trong khung phosphodiester được thay thế bằng lưu huỳnh, tạo ra tính kháng nuclease và biến đổi được sử dụng rộng rãi nhất trong các loại thuốc oligonucleotide antisense.
siRNA
RNA can thiệp nhỏ, một loại phân tử RNA sợi đôi (20-25 nucleotide) làm im lặng sự biểu hiện gen thông qua con đường can thiệp RNA. Patisiran (Onpattro) là loại thuốc siRNA đầu tiên được FDA chấp thuận.
Gene Silencing
Quá trình làm giảm hoặc loại bỏ sự biểu hiện của một gen cụ thể đạt được thông qua các oligonucleotide antisense, siRNA hoặc XNAzyme nhắm vào các chuỗi mRNA bổ sung.
Orthogonal Genetic System
Một hệ thống di truyền tổng hợp hoạt động độc lập với DNA/RNA tự nhiên, sử dụng XNA và các enzym được thiết kế. Các hệ thống trực giao cho phép ngăn chặn sinh học và thực hiện các chức năng sinh học mới mà không can thiệp vào di truyền của vật chủ.
SELEX
Sự tiến hóa có hệ thống của các phối tử bằng cách làm giàu theo cấp số nhân, một kỹ thuật trong phòng thí nghiệm để phát triển các aptamer và phân tử XNA với các đặc tính liên kết hoặc xúc tác cụ thể thông qua các vòng chọn lọc và khuếch đại lặp đi lặp lại.
Nucleotide
Khối xây dựng cơ bản của axit nucleic, bao gồm bazơ nitơ, đường (hoặc chất tương tự đường trong XNA) và nhóm photphat (hoặc chất tương tự). Các nucleotide XNA khác với các nucleotide tự nhiên ở thành phần đường của chúng.
Backbone
Chuỗi đường-phosphate lặp lại tạo thành khung cấu trúc của axit nucleic. XNA được xác định bằng cách có một đường trục thay thế (không tự nhiên) trong khi vẫn duy trì khả năng ghép nối cơ sở.
Oligonucleotide
Một polyme axit nucleic ngắn, thường dài 15-50 nucleotide, được sử dụng trong trị liệu, chẩn đoán và nghiên cứu. Hầu hết các loại thuốc oligonucleotide đều chứa các biến đổi hóa học để ổn định.
RNase H
Một enzyme tế bào làm suy giảm chuỗi RNA của chuỗi song công RNA-DNA. Các oligonucleotide antisense hình thành song công với mRNA mục tiêu có thể huy động RNase H để phân cắt và làm im lặng gen mục tiêu.
Melting Temperature (Tm)
Nhiệt độ tại đó 50% các chuỗi axit nucleic phân tách thành các chuỗi đơn. Tm cao hơn cho thấy liên kết cặp bazơ mạnh hơn. Sửa đổi LNA làm tăng Tm thêm 2-8 độ C trên mỗi nucleotide.
Miravirsen
Phương pháp điều trị dựa trên LNA đầu tiên được đưa vào thử nghiệm lâm sàng, nhắm mục tiêu microRNA-122 để điều trị viêm gan C. Nó đã chứng minh khả năng tồn tại lâm sàng của việc sửa đổi axit nucleic bị khóa trong thiết kế thuốc antisense.
Nusinersen (Spinraza)
Một loại thuốc antisense oligonucleotide được FDA phê chuẩn để điều trị chứng teo cơ cột sống sử dụng các sửa đổi 2'-O-methoxyethyl. Nó điều chỉnh sự ghép nối tiền mRNA SMN2 để tạo ra protein SMN chức năng, làm thay đổi kết quả của bệnh nhân.

🏆 Nhân vật chính

Philipp Holliger (2012)

Dẫn đầu nghiên cứu đột phá tại Phòng thí nghiệm Sinh học Phân tử MRC chứng minh rằng sáu loại XNA khác nhau có thể lưu trữ thông tin di truyền, được sao chép bằng các polymerase được thiết kế và trải qua quá trình tiến hóa theo thuyết Darwin, được công bố trên Science vào năm 2012.

Albert Eschenmoser (1990s-2000s)

Tiến hành các nghiên cứu có hệ thống tại ETH Zurich để khám phá các đường cốt lõi thay thế cho axit nucleic, bao gồm cả quá trình tổng hợp và mô tả đặc tính của TNA (axit nucleic threose), cung cấp nền tảng hóa học cho lĩnh vực XNA.

Peter Nielsen (1991)

Phát minh ra Axit Nucleic Peptide (PNA) tại Đại học Copenhagen vào năm 1991, tạo ra chất tương tự axit nucleic đầu tiên với khung chính hoàn toàn không đường, không phốt phát, chứng tỏ rằng nhận dạng di truyền không cần đến khung chính tự nhiên.

Jesper Wengel (1998)

Đã phát triển Axit Nucleic Khóa (LNA) tại Đại học Nam Đan Mạch, tạo ra một nucleotide biến đổi với ái lực liên kết được tăng cường đáng kể đã trở thành một trong những biến thể được sử dụng rộng rãi nhất trong liệu pháp oligonucleotide.

Stanley Crooke (1989-present)

Thành lập Công ty Dược phẩm Ionis và đi tiên phong trong phương pháp trị liệu bằng antisense oligonucleotide, phát triển nhiều loại thuốc được FDA phê chuẩn bao gồm nusinersen (Spinraza) để điều trị chứng teo cơ cột sống, chứng minh tiềm năng lâm sàng của axit nucleic biến đổi.

John Chaput (2010s-present)

Thúc đẩy sự phát triển của TNA polymerase và chứng minh sự tiến hóa aptamer TNA tại Đại học California, Irvine, mở rộng ứng dụng thực tế của axit nucleic threose cho các ứng dụng công nghệ sinh học.

Vitor Pinheiro (2012)

Nhà nghiên cứu chủ chốt trong phòng thí nghiệm của Holliger, người đã chế tạo các polymerase có khả năng tổng hợp và sao chép ngược nhiều loại XNA, cho phép chứng minh bước ngoặt về sự di truyền và tiến hóa của XNA.

🎓 Tài nguyên học tập

💬 Lời nhắn cho người học

{'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.'}

Bắt đầu

Miễn phí, không cần đăng ký

Bắt đầu →