La natura ha evoluto gli zuccheri, aminoacidi, e speciali proteine ​​antigelo come crioprotettori. Le persone usano solventi organici e polimeri sintetici come additivi per evitare che le colture cellulari danneggino il congelamento. Ora, Gli scienziati inglesi hanno combinato entrambi i metodi:in un lavoro pubblicato sulla rivista Angewandte Chemie , hanno introdotto la poliprolina, un polipeptide costituito dall'aminoacido naturale prolina, come un crioprotettore efficace per monostrati di cellule.

La cellula vivente è molto vulnerabile al congelamento e allo scongelamento. I cristalli di ghiaccio possono danneggiare fisicamente le membrane cellulari e gli organelli, e la disidratazione può modificare il potenziale osmotico con gravi ripercussioni sull'integrità della membrana e delle cellule. D'altra parte, le colture cellulari vengono normalmente conservate in uno stato congelato o vetrificato fino a quando non sono necessarie nella medicina dei trapianti o per la ricerca di base. Per la crioconservazione, i crioprotettori come il dimetilsolfossido sono essenziali ma sono necessari grandi volumi, e di gran lunga non tutte le cellule vengono recuperate dopo lo scongelamento.

La natura fornisce i propri crioprotettori:gli organismi nell'acqua di mare ghiacciata producono glicoproteine ​​antigelo per prevenire la ricristallizzazione del ghiaccio. Per applicazioni biomediche, però, la disponibilità di glicoproteine ​​antigelo è piuttosto limitata; oltretutto, c'è sempre la questione dell'immunotolleranza. Si è scoperto che i polimeri sintetici sono in grado di imitare l'attività antigelo, ma uno scheletro polimerico "tutto naturale" a base di peptidi sarebbe più attraente. Questo approccio a base biologica è perseguito da Matthew Gibson e dal suo team presso l'Università di Warwick, UK. Gli scienziati propongono la poliprolina, un polipeptide costituito solo dall'amminoacido naturale prolina, come versatile crioprotettore alternativo.

L'amminoacido prolina è speciale tra gli amminoacidi naturali perché non può formare legami idrogeno con altre parti strutturali del peptide quando integrato in un peptide. "A causa di ciò, è solubile in acqua pur essendo abbastanza idrofobo, come nel caso della proteina I antigelo, " hanno osservato gli scienziati. Hanno scoperto che la poliprolina condivide alcuni modelli di superficie critici con le proteine ​​antigelo modello. Questa " struttura anfipatica 'a chiazze'" della poliprolina, si pensava che aiutasse a inibire la ricristallizzazione del ghiaccio dopo lo scongelamento. Inoltre, l'aminoacido libero prolina, l'elemento costitutivo della poliprolina, funge da crioprotettore naturale da solo; le cellule vegetali producono una sovrapproduzione di prolina per mantenere il loro equilibrio osmotico e proteggersi dalla disidratazione.

Gli scienziati hanno quindi provato la combinazione prolina/poliprolina in un sistema di test di colture cellulari aderenti che sono state sottoposte a condizioni di congelamento-scongelamento. Primo, il monostrato cellulare è stato incubato in una miscela di solvente dimetilsolfossido e prolina, poi è stata aggiunta la poliprolina. Il recupero delle cellule dopo il congelamento è stato raddoppiato rispetto a un regime con dimetilsolfossido come unico crioprotettore. Gli scienziati hanno sottolineato che la loro strategia potrebbe ridurre al minimo l'esposizione al solvente, lasciando così le cellule in un ambiente il più naturale possibile. Sebbene ulteriori analisi mostreranno se tutte le funzioni cellulari sono effettivamente mantenute, la poliprolina sintetica è stata presentata qui come un attraente inibitore della ricristallizzazione del ghiaccio completamente naturale per la conservazione di colture cellulari biologiche.