Gli idrogel colorati con un colorante fluorescente che si lega alle strutture amiloidi e alla corrispondente immagine in campo chiaro. Credito:Tina Arndt
I ricercatori di KI e SLU hanno scoperto che le proteine della seta di ragno possono essere fuse in proteine biologicamente attive ed essere convertite in gel a temperatura corporea. Uno degli obiettivi è sviluppare una soluzione proteica iniettabile che formi un gel all'interno del corpo, che potrebbe essere utilizzato nell'ingegneria dei tessuti e per il rilascio di farmaci, ma anche produrre gel in grado di snellire i processi chimici in cui vengono utilizzati gli enzimi. Lo studio è pubblicato su Nature Communications .
"Abbiamo sviluppato un metodo completamente nuovo per creare un gel tridimensionale dalla seta di ragno che può essere progettato per fornire diverse proteine funzionali", afferma Anna Rising, leader del gruppo di ricerca presso il Dipartimento di Bioscienze e Nutrizione, Karolinska Institutet (KI) e professore presso il Dipartimento di Anatomia, Fisiologia e Biochimica, Università Svedese di Scienze Agrarie (SLU). "Le proteine nel gel sono molto vicine tra loro e il metodo è così delicato che può essere utilizzato anche per proteine sensibili."
Una soluzione proteica iniettabile
In futuro, i ricercatori sperano di sviluppare una soluzione proteica iniettabile che formi un gel all'interno del corpo. La possibilità di progettare idrogel con funzioni specifiche apre a una gamma di possibili applicazioni.
Un tale gel potrebbe, ad esempio, essere utilizzato per ottenere un rilascio controllato di farmaci nell'organismo. Nell'industria chimica, potrebbe essere fuso con gli enzimi, una forma di proteine utilizzate per accelerare vari processi chimici.
"A un termine leggermente più lungo, penso che i gel iniettabili possano diventare molto utili nella medicina rigenerativa", afferma la prima autrice dello studio Tina Arndt, Ph.D. studente nel gruppo di ricerca di Anna Rising al Karolinska Institutet. "Abbiamo molta strada da fare, ma il fatto che la soluzione proteica formi rapidamente un gel a temperatura corporea e che la seta di ragno abbia dimostrato di essere ben tollerata dall'organismo è promettente."
Imita la filatura della seta di ragno
La capacità dei ragni di filare fibre incredibilmente forti da una soluzione proteica della seta in frazioni di secondo ha suscitato interesse per i meccanismi molecolari sottostanti. I ricercatori di KI e SLU sono stati particolarmente interessati alla capacità dei ragni di mantenere solubili le proteine in modo che non si aggreghino insieme prima della filatura della seta del ragno. In precedenza hanno sviluppato un metodo per la produzione di proteine preziose che imita il processo utilizzato dal ragno per produrre e conservare le sue proteine della seta.
"In precedenza abbiamo dimostrato che una parte specifica della proteina della seta di ragno chiamata dominio N-terminale viene prodotta in grandi quantità e può mantenere solubili altre proteine, e possiamo sfruttarla per applicazioni mediche", afferma Anna Rising. "Abbiamo permesso ai batteri di produrre questa parte della proteina legata alle proteine funzionali, inclusi vari farmaci ed enzimi."
Il nuovo studio mostra che il dominio N-terminale ha anche la capacità di cambiare forma e passare a piccole fibrille che causano la conversione della soluzione proteica in un gel se incubata a 37 gradi Celsius. Inoltre, può essere fuso con proteine funzionali che preservano la loro funzione nel gel. + Esplora ulteriormente
