Los investigadores de UW utilizan las correas moleculares, “sables livianos químicos” para la ingeniería del tejido

La ingeniería del tejido podía transformar el remedio. En vez de esperar nuestras carrocerías para regrow o para reparar daño después de un daño o de una enfermedad, los científicos podrían crecer complejos, completo - los tejidos funcionales en un laboratorio para el trasplante en pacientes.

Las proteínas son dominantes a este futuro. En nuestras carrocerías, las señales de la proteína informan a células adónde ir, cuándo dividir y qué hacer. En el laboratorio, los científicos utilizan las proteínas para el mismo propósito -- colocando las proteínas en los puntos específicos en o dentro de andamios dirigidos, y entonces usando estas señales de la proteína de controlar la migración, la división y la diferenciación de la célula.

Pero las proteínas en estas fijaciones son también frágiles. Para conseguirlas para adherir a los andamios, los investigadores han modificado tradicionalmente las proteínas usando las químicas que matan lejos más el de 90% de su función. En el 20 de mayo publicado papel en los materiales de la naturaleza del gorrón, las personas de investigadores de la universidad de Washington revelaron una nueva estrategia para mantener las proteínas intactas y funcionales modificándolas en un punto específico para poderlas químicamente atar al andamio usando luz. Puesto que la correa se puede también cortar por la luz laser, este método puede crear configuraciones de desarrollo de las proteínas de la señal en un andamio del biomaterial para crecer los tejidos compuestos de diversos tipos de células.

Las “proteínas son los comunicadores finales de la información biológica,” dijo que el col correspondiente del autor despuebla de árboles, un profesor adjunto de UW de la ingeniería química y de la bioingeniería, así como un investigador del afiliado con el instituto de UW para la célula madre y el remedio regenerador. “Impulsan virtualmente todos los cambios en la función de la célula -- diferenciación, movimiento, incremento, muerte.”

Por esa razón, los científicos han empleado de largo las proteínas para controlar incremento y la diferenciación de la célula en la ingeniería del tejido.

“Solamente las químicas más de uso general por la comunidad para atar las proteínas a los materiales, incluyendo los andamios para la ingeniería del tejido, destruya a la mayoría aplastante de su función,” dijo DeForest, que es también un miembro del profesorado en el UW molecular y instituto de las ciencias de ingeniería. “Históricamente, los investigadores han intentado compensar esto simple sobrecargando el andamio con las proteínas, sabiendo que la mayor parte de estarán inactivas. Aquí, hemos subido con una manera generalizable de functionalize biomateriales reversible con las proteínas mientras que preservan su actividad completa.”

Su aproximación utiliza una enzima llamada el sortase, que se encuentra en muchas bacterias, para agregar un péptido sintetizado corto a cada proteína de la señal en una situación específica: el C-término, un sitio presente en cada proteína. Los diseños de las personas que péptido tales que atará la proteína de la señal a las situaciones específicas dentro de un andamio lleno de fluido del biomaterial común en la ingeniería del tejido, conocida como hidrogel.

El alcance de un único sitio en la proteína de la señal es qué fija la aproximación de personas de UW separada. Otros métodos modifican las proteínas de la señal sujetando a grupos químicos a las situaciones al azar, que rompe a menudo la función de la proteína. La modificación apenas del C-término de la proteína es mucho menos probable romper su función, según despuebla de árboles. Las personas probaron la aproximación en más que medias docenas de diversos tipos de proteínas. Los resultados muestran que eso la modificación del C-término no tiene ningún efecto importante sobre la función de la proteína, y que ata con éxito las proteínas en el hidrogel.

Su aproximación es análoga a colgar un pedazo de arte enmarcado en una pared. En vez de martillar clavos aleatoriamente a través del cristal, de la lona y del marco, atan un único alambre a través del dorso de cada bastidor para colgarlo en la pared.

Además, las correas se pueden cortar por la luz laser enfocada de la exposición, causando “photorelease” de las proteínas. Usando este sable liviano científico permite que los investigadores carguen un hidrogel con muchos diversos tipos de señales de la proteína, y después expone el hidrogel a la luz laser a las proteínas del untether de ciertas secciones del hidrogel. Selectivamente exponiendo solamente las porciones de los materiales a la luz laser, las personas controladas donde las señales de la proteína tirante atadas al hidrogel.

Las proteínas de Untethering son útiles en los hidrogeles porque las células podrían entonces tomar esas señales, trayéndolas en el interior de la célula donde pueden afectar a procesos como la expresión génica.

Las personas DeForest probaron el proceso del photorelease usando un hidrogel cargado con factor de incremento epidérmico, un tipo de señal de la proteína. Introdujeron una variedad de células humana en el hidrogel y observaron los factores de incremento el atar a las membranas celulares. Las personas utilizaron el haz de luz láser al untether que la proteína hace señales en un lado de una célula individual, pero no el otro lado. En el lado atado de la célula, las proteínas tirante en el exterior de la célula desde que todavía fueron adheridas al hidrogel. En el lado untethered, las señales de la proteína fueron internadas por la célula.

“Basó en cómo apuntamos la luz laser, nosotros puede asegurarse de que diversas células -- o aún diversas partes de células -- están recibiendo diversas señales ambientales,” dijo DeForest.

Este nivel único de precisión dentro de una célula no sólo ayuda con la ingeniería del tejido, pero con la investigación básica en biología celular, adicional despueble de árboles. Los investigadores podrían utilizar esta plataforma para estudiar cómo las células vivas responden a las combinaciones múltiples de las señales de la proteína, por ejemplo. Esta línea de la investigación ayudaría a científicos a entender cómo las señales de la proteína trabajan juntas para controlar la diferenciación de célula, curan el tejido enfermo y ascienden el revelado humano.

Esta plataforma permite que controlemos exacto cuando y donde las señales bioactivas de la proteína se presentan a las células dentro de los materiales. Eso abre la puerta en muchos usos emocionantes en la ingeniería del tejido y la investigación de la terapéutica.”

El col despuebla de árboles

Fuente:

Universidad de Washington

Referencia del gorrón:

Despueble de árboles, las proteínas modificadas 2019) sitios-específico de la C. y otros (bioactivos para modelar 4D de los biomateriales del gel. Materiales de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41563-019-0367-7.