Βελτιστοποίηση των μεθόδων και των υλικών για τη διάσπαση κυττάρων με σκοπό τη μέτρηση βιολογικών σημάτων στο εσωτερικό τους

Abstract

Στη παρούσα διπλωματική εργασία επιχειρείται η βελτιστοποίηση των χημικών και μηχανικών μεθόδων διάσπασης των κυττάρων με σκοπό την μέτρηση βιολογικών σημάτων. Η ανάπτυξη νέων επιστημονικών προσεγγίσεων στη μελέτη της βιολογίας επιβάλλει τη συνεχή δημιουργία πληθώρας δεδομένων σχετικά με την επικοινωνία των κυττάρων με το εξωτερικό περιβάλλον και τις προκύπτουσες εσωτερικές κυτταρικές διεργασίες. Η εργασία εστιάζει στη βελτιστοποίηση της εξαγωγής δεδομένων από το εσωτερικό του κυττάρου. Η διπλωματική αποτελείται από δύο σκέλη: το θεωρητικό μέρος και τη πειραματική διαδικασία. Στο 1ο κεφάλαιο γίνεται μία εισαγωγή στο πρόβλημα που τίθεται και αποσαφηνίζεται ο σκοπός της εργασίας. Στο 2ο κεφάλαιο γίνεται συνοπτική παρουσίαση του βιολογικού υπόβαθρου που απαιτείται για την κατανόηση της εργασίας. Στο κεφάλαιο αυτό δίνονται πληροφορίες για τη μείζονα σημασία των πρωτεϊνών στη σύγχρονη βιολογική έρευνα. Στο 3ο κεφάλαιο περιγράφονται εν συντομία τα επιστημονικά πεδία που σχετίζονται με το αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής. Το 4ο κεφάλαιο περιλαμβάνει τις τεχνικές που έχουν αναπτυχθεί για τη διάσπαση των κυττάρων και τη μέτρηση σημάτων στο εσωτερικό τους για τη διεξαγωγή δεδομένων και τη δημιουργία πληροφοριών στο εργαστήριο. Τα τέσσερα αυτά κεφάλαια συνθέτουν το θεωρητικό μέρος. Στο 5ο κεφάλαιο αναλύονται τα πρωτόκολλα που χρησιμοποιούνται στο εργαστήριο Εμβιομηχανικής και Συστημικής Βιολογίας στο οποίο εκπονήθηκε η εργασία. Το 6ο κεφάλαιο αφιερώνεται στο πρώτο σκέλος των πειραμάτων με στόχο τη βελτιστοποίηση της χημικής διάσπασης των κυττάρων. Στο 7ο κεφάλαιο αναφέρονται όλες οι πληροφορίες για το δεύτερο σκέλος των πειραμάτων που αφορούν στη βελτιστοποίηση του πρωτοκόλλου μηχανικής διάσπασης των κυττάρων. Τέλος, στο 8ο κεφάλαιο συνοψίζει τα αποτελέσματα του συνόλου των πειραμάτων. Τα κεφάλαια αυτά απαρτίζουν το μέρος της πειραματικής διαδικασίας. Στο παράρτημα της εργασίας περιέχονται πληροφορίες για τα ερεθίσματα και τα σήματα που μετρήθηκαν και παρουσιάζονται οι πληροφορίες στις οποίες βασίστηκε ο σχεδιασμός των πειραμάτων.

The present thesis attempts to optimize the methods of chemical and mechanical cell disruption in order to measure biological signals. The emergence of new scientific approaches to the study of biology requires the continuous creation of a plurality of data on cell communication with its ex-ternal environment and on the resulting internal cellular processes. This work focuses on optimiz-ing the extracting of data from the cell interior. The thesis consists of two main parts: the theoretical part and the experimental procedure. The first chapter introduces the problem raised and clarifies the purpose of the study. The second chapter summarizes the biological background required for understanding the work. This chapter provides information about the major importance of proteins to the current biological research. In the third chapter the outline of the scientific fields related to the subject of this thesis is presented. The fourth chapter includes the techniques that have been developed for cell disruption and for the measurement of intracellular signals in order to carry data and create information at the la-boratory. These four chapters compose the theoretical part. The fifth chapter refers to the protocols used in the laboratory of “Bioengineering and Systems Biology” where the thesis was elaborated. The sixth chapter is devoted to the first part of experi-ments that are related to the optimization of the chemical disruption of the cells. In the 7th chap-ter, is listed all the information for the second part of experiments that aim to optimize the proto-col of mechanical cell disruption. Finally, the 8th chapter summarizes the results of all the experi-ments conducted. These chapters compose the part of the experimental procedure. The thesis annex includes information on the stimuli and the signals that were measured. Moreo-ver, the annex contains the information underpinning the design of experiments performed.