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La proteina artificiale imita il sangue
I ricercatori dell'Università della Pennsylvania hanno costruito da zero una proteina che può fare ciò che alcune proteine nel corpo umano possono: trasportare e fornire ossigeno. Questo può essere un passo utile nello sviluppo del sangue artificiale.
Nuova proteina: Questa proteina artificiale potrebbe un giorno salvare vite trasportando ossigeno nel sangue artificiale. I nastri verdi rappresentano le quattro colonne elicoidali della proteina artificiale. La struttura permette all'ossigeno, ma non all'acqua, di entrare.
Per anni, gli scienziati hanno cercato di creare componenti di sangue artificiale, nella speranza che un tale progresso medico eludesse i problemi del sangue del donatore, come contaminazione, stoccaggio limitato e scarsità di scorte, e portasse a trasfusioni di sangue più facili e veloci sul campo di battaglia. e nei casi di trauma.
Attualmente, la maggior parte dei sostituti del sangue include versioni modificate dell'emoglobina naturale, il componente chiave del sangue che fornisce ossigeno dai polmoni al resto del corpo. Ma la ricerca continua perché alcuni studi hanno suggerito che i sostituti del sangue esistenti possono aumentare il rischio di attacchi di cuore nelle vittime di traumi che li hanno ricevuti.
Il team di Penn si è concentrato sulla creazione di proteine da zero che possono trasportare ossigeno e sono essenzialmente impermeabili, una caratteristica importante. Se l'acqua entra nella proteina, crea una forma di ossigeno che fuoriesce e provoca danni cellulari.
Penso che sia un risultato notevole nella progettazione delle proteine, afferma Roman Boulatov , un assistente professore di chimica presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign. Mostrano che è possibile progettare una reattività specifica partendo da zero. Ti dà molto più controllo su ciò che puoi cambiare.
La modifica delle proteine esistenti non sempre porta a una risposta prevedibile e spesso fallisce. C'è un problema nel lavorare con le proteine naturali in quanto sono complesse e fragili, dice Cristoforo Moser , un biochimico della Penn e coautore del nuovo studio. Vorremmo imparare a creare proteine funzionali completamente estranee alle proteine naturali: questo ci permetterà di continuare a costruire più funzionalità.
I ricercatori della Penn hanno utilizzato tre amminoacidi per creare una struttura proteica con colonne a quattro eliche. Mettono al suo interno una struttura più piccola chiamata eme, una grande molecola piatta che è la parte attiva dell'emoglobina. L'eme ha al centro un atomo di ferro, a cui si lega l'ossigeno.
I ricercatori hanno anche reso flessibile la struttura della proteina, in modo che possa aprirsi per ricevere l'ossigeno e chiudersi di nuovo senza far entrare l'acqua. Lo hanno fatto collegando le colonne elicoidali con anelli per limitarne i movimenti. Ciò ha conferito alla struttura finale una forma a candelabro.
Quello che abbiamo imparato è che possiamo realizzare interni secchi con proteine molto semplici, afferma l'autore principale P. Leslie Dutton , professore di biochimica alla Penn. Molta attività enzimatica è governata tenendo l'acqua lontana dall'[interno]. L'opera è pubblicata nell'ultimo numero di Natura .
Per utilizzare la proteina artificiale nel corpo umano, i ricercatori dovranno assicurarsi che possa trattenere l'ossigeno abbastanza a lungo da essere utile, funzionare in un ambiente cellulare e non essere tossico. La proteina inoltre non deve essere identificata dal sistema immunitario come un contaminante da espellere attraverso i reni, aggiunge James Colman , professore di chimica alla Stanford University, che produce emi sintetici che si legano all'ossigeno.
È importante disporre di substrati sanguigni perché ci sono così tante malattie causate dalla mancanza di flusso sanguigno, tra cui emorragie traumatiche, ictus e infarto, afferma Howard Levy, direttore scientifico di Sangart , un'azienda che crea un agente che fornisce ossigeno. È davvero il pane quotidiano della medicina intensiva.