I ricercatori di UW usano le cavezze molecolari, “spade laser chimiche per assistenza tecnica del tessuto

L'assistenza tecnica del tessuto ha potuto trasformare la medicina. Invece di aspettare i nostri organismi per ricrescere o riparare il danno dopo una ferita o una malattia, gli scienziati potrebbero svilupparsi complessi, completamente - tessuti funzionali in un laboratorio per trapianto nei pazienti.

Le proteine sono chiave a questo futuro. Nei nostri organismi, i segnali della proteina dicono a celle dove andare, quando dividersi e che cosa da fare. In laboratorio, gli scienziati usano le proteine per lo stesso scopo -- collocando le proteine ai punti specifici su o all'interno delle impalcature costruite e poi facendo uso di questi segnali della proteina gestire migrazione, divisione e differenziazione delle cellule.

Ma le proteine in queste impostazioni sono egualmente fragili. Per convincerli per attaccare alle impalcature, i ricercatori hanno modificato tradizionalmente le proteine facendo uso delle chimiche che uccidono fuori più di 90% della loro funzione. In un 20 maggio pubblicato documento nei materiali della natura del giornale, un gruppo dei ricercatori dall'università di Washington ha rivelato una nuova strategia per tenere le proteine intatte e funzionali modificandole ad un punto specifico in moda da poterle chimicamente legare essi all'impalcatura facendo uso di indicatore luminoso. Poiché la cavezza può anche essere tagliata da luce laser, questo metodo può creare i reticoli evolventesi delle proteine del segnale in tutto un'impalcatura del biomateriale per coltivare i tessuti composti dei tipi differenti di celle.

“Le proteine sono gli ultimi trasmettitori di informazioni biologiche,„ ha detto che le Cole corrispondenti dell'autore disboscano, un assistente universitario di UW dell'ingegneria chimica e della bioingegneria come pure un ricercatore della filiale con l'istituto di UW per la cellula staminale & la medicina a ricupero. “Determinano virtualmente tutti i cambiamenti nella funzione delle cellule -- differenziazione, movimento, crescita, morte.„

Per quella ragione, gli scienziati lungamente hanno impiegato le proteine per gestire la crescita e la differenziazione delle cellule nell'assistenza tecnica del tessuto.

“Ma le chimiche più comunemente usate dalla comunità per legare le proteine ai materiali, compreso le impalcature per assistenza tecnica del tessuto, distrugga la stragrande maggioranza della loro funzione,„ ha detto DeForest, che è egualmente un docente nel UW molecolare & istituto di ingegneria. “Storicamente, i ricercatori hanno provato a compensare questo semplicemente sovraccaricando l'impalcatura di proteine, sapenti che la maggior parte di loro saranno inattive. Qui, abbiamo fornito un modo generalizzabile functionalize reversibilmente i biomateriali con le proteine mentre conservando la loro attività completa.„

Il loro approccio usa un enzima chiamato sortase, che è trovato in molti batteri, per aggiungere un breve peptide sintetico ad ogni proteina del segnale ad una posizione specifica: l'C-estremità, un sito presente su ogni proteina. Le progettazioni del gruppo che peptide tali che legherà la proteina del segnale alle posizioni specifiche all'interno di un'di un'impalcatura ripiena di fluida del biomateriale comune nell'assistenza tecnica del tessuto, conosciuta come un idrogel.

L'ottimizzazione del sito singolo sulla proteina del segnale è che cosa fissa l'approccio del gruppo di UW diverso. Altri metodi modificano le proteine del segnale fissando i gruppi chimici alle posizioni casuali, che interrompe spesso la funzione della proteina. La modificazione appena dell'C-estremità della proteina è molto meno probabile interrompere la sua funzione, secondo disbosca. Il gruppo ha verificato l'approccio su più della mezza dozzina dei tipi differenti di proteine. I risultati mostrano che quello modificare l'C-estremità non ha effetto significativo sulla funzione della proteina e con successo lega le proteine in tutto l'idrogel.

Il loro approccio è analogo ad appendere un pezzo di arte incorniciata su una parete. Invece di martellamento dei chiodi a caso tramite il vetro, la tela ed il fotogramma, mettono insieme un singolo collegare attraverso la parte posteriore di ogni telaio per appenderlo sulla parete.

Inoltre, le cavezze possono essere tagliate tramite l'esposizione a luce laser messa a fuoco, causante “il photorelease„ delle proteine. Facendo uso di questa spada laser scientifica permette che i ricercatori carichino un idrogel con molti tipi differenti di segnali della proteina e poi che espongono l'idrogel a luce laser alle proteine del untether da determinate sezioni dell'idrogel. Selettivamente esponendo soltanto le parti dei materiali alla luce laser, il gruppo gestito dove i segnali della proteina resterebbero legati all'idrogel.

Le proteine di Untethering è utili in idrogel perché le celle potrebbero poi prendere quei segnali, introducente li nell'interno delle cellule in cui possono pregiudicare i trattamenti come espressione genica.

Il gruppo DeForest ha verificato il trattamento di photorelease facendo uso di un idrogel caricato con il fattore di crescita epidermico, un tipo di segnale della proteina. Hanno introdotto una linea cellulare umana nell'idrogel ed hanno osservato i fattori di crescita legare alle membrane cellulari. Il gruppo ha usato un raggio di luce laser a untether che la proteina segnala da un lato di una cella determinata, ma non l'altro lato. Dal lato legato della cella, le proteine sono restato sull'esterno della cella da quando ancora sono state attaccate all'idrogel. Dal lato untethered, i segnali della proteina sono stati interiorizzati dalla cella.

“Ha basato su come miriamo alla luce laser, noi può assicurarsi che celle differenti -- o persino parti differenti degli unicellulari -- stanno ricevendo i segnali ambientali differenti,„ ha detto DeForest.

Questo livello unico di precisione all'interno di un unicellulare non solo aiuta con assistenza tecnica del tessuto, ma con ricerca di base in biologia cellulare, aggiunta disboschi. I ricercatori potrebbero utilizzare questa piattaforma per studiare come le celle viventi rispondono alle combinazioni multiple di segnali della proteina, per esempio. Questa riga di ricerca aiuterebbe gli scienziati a capire come i segnali della proteina funzionano insieme per gestire la differenziazione delle cellule, guariscono il tessuto malato e promuovono lo sviluppo umano.

Questa piattaforma permette che noi gestiamo precisamente quando e dove i segnali bioactive della proteina sono presentati alle celle all'interno dei materiali. Quello apre la porta a molte applicazioni emozionanti nell'assistenza tecnica del tessuto e nella ricerca in terapeutica.„

Le Cole disboscano

Sorgente:

Università di Washington

Riferimento del giornale:

Disboschi, proteine modificate 2019) siti-specifico del C. et al. (Bioactive per il modello 4D dei biomateriali del gel. Materiali della natura. doi.org/10.1038/s41563-019-0367-7.