Trea1ng Type I Diabetes A SYNTHETIC BIOLOGY APPROACH iGEM - PowerPoint PPT Presentation

LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Trea1ng ¡Type ¡I ¡Diabetes ¡ A ¡SYNTHETIC ¡BIOLOGY ¡APPROACH ¡ iGEM ¡High ¡School ¡Jamboree ¡– ¡June ¡30 th , ¡2012 ¡

Type ¡I ¡Diabetes ¡ ¡ • Type ¡1 ¡diabetes ¡mellitus ¡-­‑ ¡a ¡disease ¡ characterized ¡by ¡abnormally ¡high ¡blood ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ glucose ¡concentra1ons ¡ ¡ hOp://www.dreams1me.com/stock-­‑photo-­‑stock-­‑photo-­‑glucose-­‑molecule-­‑image11063520 ¡

Type ¡I ¡Diabetes ¡ ¡ So ¡what’s ¡the ¡deal? ¡ 25 ¡ 12 ¡ 1.4 ¡ 500 ¡ High ¡Income ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Upper ¡– ¡Middle ¡ Per ¡1.000 ¡people ¡(aged ¡20-­‑79) ¡ Middle ¡– ¡Lower ¡ Expendeture ¡(USD$ ¡Billions) ¡ Lower ¡Income ¡ Prevalence ¡ ¡(%) ¡ Prevalence ¡(%) ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 0 ¡ 20 ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡80 ¡ Prevalence ¡of ¡ Mortality ¡rates ¡ ¡ Total ¡healthcare ¡ Prevalence ¡of ¡ Diabetes ¡in ¡adults ¡ in ¡adults ¡ ¡ expenditure ¡ Diabetes ¡among ¡ (Aged ¡20 ¡– ¡79) ¡ (2011) ¡ adults ¡(Aged ¡20 ¡– ¡79) ¡

Numbers ¡ Type ¡I ¡Diabetes ¡ ¡ High ¡Income ¡ Lower ¡-­‑ ¡Middle ¡ Upper ¡– ¡Middle ¡ Low ¡Income ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ 146 ¡ Million ¡ People ¡ ¡ hOp://www.nature.com/nature/journal/v485/n7398_supp/full/485S2a.html#/f2 ¡

Insulin ¡ Raises ¡Blood ¡ High ¡Blood ¡ Sugar ¡ Sugar ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Low ¡Blood ¡ Lowers ¡ Sugar ¡ Blood ¡Sugar ¡ hOp://health.howstuffworks.com/diseases-­‑condi1ons/diabetes/diabetes1.htm ¡

Our ¡Project ¡ Glucose ¡Detec1on ¡Construct: ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Ribosomal ¡ ¡ Double ¡ Binding ¡Site ¡ Terminator ¡ Promoter ¡ Mlc ¡Binding ¡Site ¡ Red ¡ Fluorescent ¡ Protein ¡

Our ¡Project ¡ Insulin ¡Construct: ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Red ¡ Fluorescent ¡ Ribosomal ¡ Protein ¡ Binding ¡Site ¡ pLac ¡Promoter ¡ Signal ¡ Double ¡ Sequence ¡ Terminator ¡

Our ¡Project ¡ Full ¡Construct: ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Red ¡ Fluorescent ¡ Protein ¡ Ribosomal ¡ ¡ Promoter ¡ Binding ¡Site ¡ Signal ¡ Mlc ¡Binding ¡ Double ¡ Sequence ¡ Site ¡ Terminator ¡

Glucose ¡Sensing ¡ ¡ Sensory ¡Transduc1on ¡ Glc Cytoplasmic ¡Membrane ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ EIICB Glc P Mlc ¡

Glucose ¡Sensing ¡ Sensory ¡Transduc1on ¡ Cytoplasmic ¡Membrane ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ EIICB Glc Mlc ¡ Glc P Transcription

Gel ¡confirma1on ¡of ¡ ¡ J23100-­‑Mlc ¡ Gel ¡of ¡promoter ¡J23100 ¡ with ¡Mlc ¡protein ¡binding ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ site ¡ ¡ ¡ Plasmid: ¡pSB1C3 ¡ J23100-­‑Mlc ¡ Removed ¡by ¡PCR ¡with ¡ prefix ¡and ¡suffix ¡ expected ¡size ¡=100bps ¡

Gel ¡conforma1on ¡of ¡ ¡ J23100-­‑Mlc ¡with ¡rbs-­‑RFP-­‑dt ¡ PCR ¡of ¡samples ¡ 1C ¡ ¡ ¡ ¡ ¡1C ¡ ¡ ¡ ¡2C ¡ ¡ ¡ ¡2C ¡ ¡ ¡ ¡3C ¡ ¡ ¡ ¡3C ¡ ¡ ¡ ¡4C ¡ ¡ ¡4C ¡ ¡ ¡ ¡ ¡5C ¡ ¡ ¡ ¡5C ¡ ¡ ¡ ¡6C ¡ ¡ ¡6C ¡ ¡ ¡ ¡100bp ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ to ¡determine ¡if ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ladder ¡ I13507 ¡was ¡ inserted ¡with ¡ J23100-­‑Mlc ¡in ¡ pSB1C3 ¡(also ¡ J23100-­‑Mlc-­‑RBS-­‑RFP-­‑DT ¡ confirmed ¡by ¡ restric1on ¡ J230100-­‑Mlc ¡ diges1on) ¡ ¡

Glucose ¡Sensing ¡Assay ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Cells ¡with ¡cons1tu1vely ¡ Cells ¡with ¡ ac1vated ¡ ¡promoter ¡ glucose ¡sensing ¡ expressing ¡RFP ¡(posi1ve ¡ construct ¡ control) ¡

Glucose ¡Sensing ¡Assay ¡– ¡Red ¡ Fluorescent ¡Protein ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡

Insulin ¡Secre1on ¡Construct ¡ Red ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Fluorescent ¡ Ribosomal ¡ Protein ¡ Binding ¡Site ¡ pLac ¡Promoter ¡ Signal ¡ Double ¡ Sequence ¡ Terminator ¡ Construct ¡1: ¡K331009 ¡E1010 ¡(RFP) ¡Fusion ¡ Construct ¡2: ¡TAT ¡E1010 ¡(RFP) ¡

TAT ¡ABC ¡Protein ¡ What ¡is ¡it? ¡ TAT ¡C ¡ TAT ¡A ¡ PP ¡ • ¡ Three ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Transmembrane ¡ CM ¡ Proteins ¡ CP ¡ TAT ¡B ¡ • Transport ¡ TAT ¡RFP ¡ PP ¡ CM ¡ directed ¡proteins ¡ with ¡the ¡Twin ¡ CP ¡ Arginine ¡signal ¡ sequence ¡ PP ¡ CM ¡ CP ¡ Image ¡refrenced ¡from: ¡DeBuck, ¡E., ¡Lammertyn, ¡E. ¡and ¡Anne, ¡J ¡(2008) ¡The ¡Importance ¡of ¡the ¡Twin ¡Arginine ¡Transloca1on ¡pathway ¡for ¡bacterial ¡virulence. ¡ Trends ¡Microbiol ¡

What ¡We ¡Expected ¡ Spun ¡down ¡ Grow ¡Cells ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ cells, ¡extract ¡ supernatant ¡ Put ¡Culture ¡in ¡ Use ¡spectrophotometer ¡ microcentrifuge ¡ on ¡supernatant ¡ tube ¡and ¡spin. ¡

What ¡Happened ¡ Spun ¡down ¡cells, ¡ Grow ¡Cells ¡ extracted ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ supernatant ¡to ¡test ¡ for ¡florescence ¡ ¡ Put ¡Culture ¡in ¡ Use ¡spectrophotometer ¡ microcentrifuge ¡ on ¡supernatant ¡ tube ¡and ¡spin. ¡

Our ¡Tubes ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Experimental ¡ Control ¡ Experimental ¡ Control ¡

Hypothesis ¡ We ¡Believe… ¡ • TAT ¡E1010 ¡transported ¡across ¡the ¡Cytoplasmic ¡ Membrane ¡via ¡TAT ¡ABC ¡proteins ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ • Accumulates ¡within ¡the ¡Periplasmic ¡Space ¡with ¡no ¡way ¡ through ¡the ¡Periplasmic ¡Membrane ¡ ¡ Periplasmic ¡Membrane ¡ TAT ¡ TAT ¡ Periplasmic ¡Space ¡ RFP ¡ RFP ¡ Cytoplasmic ¡Membrane ¡ TAT ¡ RFP ¡

Insulin ¡ ¡ Overexpression ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡

Future ¡Direc1ons ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ • Confirm ¡Hypothesis ¡ • Find ¡a ¡way ¡to ¡direct ¡ the ¡Insulin ¡Construct ¡ through ¡the ¡ Periplasmic ¡ Membrane ¡

Parts ¡Contributed ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡

LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Delivery ¡ hOp://6keysop1malhealth.blogspot.ca/2012/01/share-­‑no-­‑insulin-­‑pens.html ¡ hOp://depositphotos.com/4748799/stock-­‑photo-­‑Diabe1c-­‑Glucometer-­‑Blood-­‑sugar-­‑level-­‑tes1ng-­‑kit.html ¡ hOp://www.natural-­‑weight-­‑loss-­‑health.com/diabetes-­‑and-­‑nutri1on.html ¡ hOp://da.wikipedia.org/wiki/Fil:Diverse_e_Coli.png ¡

The ¡biocapsule ¡is ¡comprised ¡ of ¡carbon ¡nanotubes. ¡It ¡ would ¡contain ¡par1cular ¡cells ¡ and ¡even ¡medicinal ¡ substances. ¡ ¡It’s ¡1ny, ¡inserted ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ into ¡the ¡skin, ¡non-­‑reac1ve, ¡ fast-­‑ac1ng ¡and ¡virtually ¡ indestruc1ble. ¡ Biocapsule ¡ hOp://www.spacefacts.de/groups/p_large/english/nasa.htm ¡ hOp://www.windingroad.com/ar1cles/blogs/the-­‑hot-­‑list-­‑volume-­‑25/ ¡

Dr. ¡David ¡Loqus ¡ LETHBRIDGE ¡CANADA ¡ Title: ¡Scien1st ¡ Organiza1on : ¡ ¡ Space ¡Biosciences ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡ ¡Research ¡Branch ¡ hOp://www.nanoscience.ch/nccr/nanoscience/pictures/gallery_01/gallery_01_03 ¡ hOp://www.spacefacts.de/groups/p_large/english/nasa.htm ¡ hOp://spacebiosciences.arc.nasa.gov/staff/david-­‑loqus ¡

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