Os pesquisadores de UW usam os baraços moleculars, “sabres claros químicos para a engenharia do tecido

A engenharia do tecido podia transformar a medicina. Em vez de esperar nossos corpos para regrow ou reparar dano após um ferimento ou uma doença, os cientistas poderiam crescer complexos, inteiramente - tecidos funcionais em um laboratório para a transplantação em pacientes.

As proteínas são chaves a este futuro. Em nossos corpos, os sinais da proteína dizem a pilhas aonde ir, quando dividir-se e que a fazer. No laboratório, os cientistas usam proteínas para a mesma finalidade -- colocando proteínas em pontos específicos ou dentro de andaimes projetados, e então utilização destes sinais da proteína controlar a migração, a divisão e a diferenciação da pilha.

Mas as proteínas nestes ajustes são igualmente frágeis. Para consegui-los colar aos andaimes, os pesquisadores alteraram tradicional proteínas usando as química que matam fora mais de 90% de sua função. Em um 20 de maio publicado papel nos materiais da natureza do jornal, uma equipe dos pesquisadores da universidade de Washington revelou uma estratégia nova para manter proteínas intactos e funcionais alterando as em um ponto específico de modo que pudessem quimicamente ser tethered ao andaime usando a luz. Desde que o baraço pode igualmente ser cortado pelo laser, este método pode criar testes padrões em desenvolvimento de proteínas do sinal durante todo um andaime do matéria biológico para crescer os tecidos compo de tipos diferentes de pilhas.

As “proteínas são os comunicadores finais da informação biológica,” disse que o Cole correspondente do autor desmata, um professor adjunto de UW da engenharia química e da tecnologia biológica, assim como um investigador da filial com o instituto de UW para a célula estaminal & a medicina regenerativa. “Conduzem virtualmente todas as mudanças na função da pilha -- diferenciação, movimento, crescimento, morte.”

Por essa razão, os cientistas têm empregado por muito tempo proteínas para controlar o crescimento e a diferenciação da pilha na engenharia do tecido.

“Mas as química as mais de uso geral pela comunidade para ligar proteínas aos materiais, incluindo andaimes para a engenharia do tecido, destrua a maioria esmagadora de sua função,” disse DeForest, que é igualmente um membro da faculdade no UW molecular & instituto das ciências de engenharia. “Historicamente, os pesquisadores tentaram compensar este simplesmente sobrecarregando o andaime com as proteínas, sabendo que a maioria delas serão inactivas. Aqui, nós viemos acima com uma maneira que se pode generalizar de functionalize reversìvel matérias biológicos com proteínas ao preservar sua actividade completa.”

Sua aproximação usa uma enzima chamada o sortase, que é encontrado em muitas bactérias, para adicionar um peptide sintético curto a cada proteína do sinal em um lugar específico: o C-término, um local actual em cada proteína. Os projectos da equipe que peptide tais que baraço a proteína do sinal aos lugar específicos dentro de um andaime fluido-enchido do matéria biológico comum na engenharia do tecido, conhecida como um hydrogel.

Visar um único local na proteína do sinal é o que ajusta a aproximação de equipe de UW separada. Outros métodos alteram proteínas do sinal anexando grupos químicos aos lugar aleatórios, que interrompe frequentemente a função da proteína. Alterar apenas o C-término da proteína é muito menos provável interromper sua função, de acordo com desmata. A equipe testou a aproximação em mais do que meias dúzia dos tipos diferentes de proteínas. Os resultados mostram que isso alterar o C-término não tem nenhum efeito significativo na função da proteína, e com sucesso baraços as proteínas durante todo o hydrogel.

Sua aproximação é análoga a pendurar uma parte de arte moldada em uma parede. Em vez de martelar pregos aleatòria através do vidro, da lona e do quadro, amarram um único fio através da parte traseira de cada quadro para pendurá-la na parede.

Além, os baraços podem ser cortados pela exposição ao laser focalizado, causando o “photorelease” das proteínas. Usar este sabre claro científico permite que os pesquisadores carreguem um hydrogel com muitos tipos diferentes de sinais da proteína, e expor então o hydrogel ao laser às proteínas do untether de determinadas secções do hydrogel. Selectivamente expor somente parcelas dos materiais ao laser, a equipe controlada onde os sinais da proteína ficariam tethered ao hydrogel.

As proteínas de Untethering são úteis nos hydrogels porque as pilhas poderiam então pegar aqueles sinais, trazendo os no interior da pilha onde podem afectar processos como a expressão genética.

A equipe DeForest testou o processo do photorelease usando um hydrogel carregado com o factor de crescimento epidérmico, um tipo de sinal da proteína. Introduziram uma linha celular humana no hydrogel e observaram os factores de crescimento ligar às membranas de pilha. A equipe usou um feixe do laser ao untether que a proteína sinaliza em um lado de uma pilha individual, mas não o outro lado. No lado tethered da pilha, as proteínas ficaram na parte externa da pilha desde que foram coladas ainda ao hydrogel. No lado untethered, os sinais da proteína foram interiorizados pela pilha.

“Baseou em como nós visamos o laser, nós pode assegurar-se de que pilhas diferentes -- ou mesmo partes diferentes de únicas pilhas -- estão recebendo sinais ambientais diferentes,” disse DeForest.

Este nível original de precisão dentro de uma única pilha ajuda não somente com engenharia do tecido, mas com investigação básica na biologia celular, adicionada desmatar. Os pesquisadores poderiam usar esta plataforma para estudar como as pilhas vivas respondem às combinações múltiplas de sinais da proteína, por exemplo. Esta linha de pesquisa ajudaria cientistas a compreender como os sinais da proteína trabalham junto para controlar a diferenciação de pilha, curam tecido doente e promovem a revelação humana.

Esta plataforma permite que nós controlem precisamente quando e onde os sinais bioactive da proteína são apresentados às pilhas dentro dos materiais. Isso abre a porta a muitas aplicações emocionantes na engenharia do tecido e na pesquisa da terapêutica.”

O Cole desmata

Source:

Universidade de Washington

Referência do jornal:

Desmatar, Bioactive proteínas alteradas 2019) locais-específico do C. e outros (para modelar 4D de matérias biológicos do gel. Materiais da natureza. doi.org/10.1038/s41563-019-0367-7.