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Proteínas
que se auto-agrupam poderão reparar tecido humano
Da Universidade Johns Hopkins
Pesquisadores da Universidade Johns Hopkins criaram uma nova
classe de proteínas artificiais que podem agrupar a si mesmas em um
gel e encorajar o crescimento de tipos específicos de células. Este
biomaterial, que pode ser trabalhado para enviar sinais biológicos
diferentes para as células, poderá ajudar os cientistas que estão
desenvolvendo novas formas para reparar partes do corpo doentes ou
feridas.
"Nós estamos tentando dar uma nova e importante ferramenta para
os engenheiros de tecidos, para ajudá-los a realizar mais rapidamente
e eficientemente seu trabalho", disse James Harden, cuja equipe
de laboratório desenvolveu o novo biomaterial. "Nós somos os
primeiros a produzir um gel de proteína auto-agrupante que pode
fornecer vários sinais biológicos diferentes para estimular o
crescimento de células."
Harden, um professor assistente no Departamento de Engenharia Química
e Biomolecular, relatou seu trabalho no dia 28 de março no 227º
encontro nacional da Sociedade Química Americana, em Anaheim, Califórnia.
Seu departamento faz parte da Escola Whiting de Engenharia na Johns
Hopkins.
Os engenheiros de tecidos usam hidrogéis, que são redes
macromoleculares imersas em um ambiente aquoso, para fornecer uma
estrutura ou molde no qual cultivar células. Estes cientistas esperam
aprimorar suas técnicas a ponto de poderem tratar problemas médicos
desenvolvendo cartilagens, ossos, órgãos e quaisquer outros tecidos
substitutos em laboratório ou dentro do corpo humano.
O novo hidrogel do laboratório de Harden é feito misturando proteínas
modulares desenvolvidas especialmente em uma solução de água
tamponada. Cada proteína consiste de uma espiral central flexível,
contendo uma seqüência bioativa e flanqueada por módulos
associantes helicoidais em cada ponta. Estes módulos das pontas vêm
em três tipos distintos, que são projetados para atrair uns aos
outros e formar agrupamentos de três membros. Este agrupamento leva
à formação de uma estrutura de rede regular de proteínas com junções
de três membros ligados por módulos espirais flexíveis. Desta
forma, o novo biomaterial se agrupa sozinho espontaneamente quando as
proteínas são adicionadas na solução.
O processo de agrupamento envolve três extremidades
"aderentes" diferentes. Mas entre quaisquer duas
extremidades, Harden pode inserir uma ou mais seqüências bioativas,
a partir de uma grande coleção de seqüências conhecidas. Assim que
o gel é formado, cada módulo centra bioativo é capaz de apresentar
um sinal biológico específico para as células-alvo do engenheiro de
tecidos. Certos sinais são necessários para encorajar a adesão,
proliferação e diferenciação das células para formarem tipos
específicos de tecido.
A meta de Harden é fornecer uma grande "biblioteca" de
combinações destas proteínas geneticamente modificadas. Um
engenheiro de tecidos poderá então fazer uso desta coleção para
criar um hidrogel para um fim específico. "Nós queremos
permitir que o usuário final misture e combine os módulos para
produzir tipos diferentes de hidrogéis para projetos específicos de
engenharia de tecidos e células", disse ele.
Harden acredita que esta técnica poderá acelerar o progresso no
campo de engenharia de tecidos. Um dos motivos é que os engenheiros
de tecidos não terão que realizar trabalhos químicos complexos para
a preparação de um hidrogel para cada aplicação específica; seus
hidrogéis se formam espontaneamente ao serem misturados com água. Além
disso, diferente dos hidrogéis que são feitos a partir de polímeros
sintéticos, os hidrogéis de Harden são feitos de aminoácidos, os
blocos de construção naturais de todas as proteínas dentro do
corpo. Finalmente, mais de um segmento sinalizador de proteína pode
ser incluído na mistura de hidrogel de Harden, permitindo que o
engenheiro de tecidos envie múltiplos sinais para as células-alvo,
apoiando o crescimento simultâneo de vários tipos de células dentro
de um tecido.
"Nossa filosofia é adotar a abordagem minimalista", disse
Harden. "Nossos hidrogéis são projetados para enviar apenas os
sinais de crescimento que são necessários para uma aplicação em
particular."
Tradução: George El Khouri Andolfato
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