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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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