Protein nhân tạo có thể sửa chữa tế bào

Vật liệu sinh học này, loại vật liệu có thể được thiết kế để gửi những tín hiệu sinh học khác nhau tới các tế bào, được hy vọng sẽ hỗ trợ các nhà khoa học, những người đang triển khai những phương pháp mới để sửa chữa những phần cơ thể bị bệnh hoặc bị thương. James L.Harden cùng nhóm nghiên cứu triển khai vật liệu sinh học mới này cho biết, họ đang cố tạo ra một công cụ mới, quan trọng, cho các nhà kỹ thuật mô để giúp họ thực hiện công việc của họ nhanh và hiệu quả hơn.

Nhóm chính là những người đầu tiên tạo ra một chất gel protein tự tập hợp có thể thể hiện rất nhiều tín hiệu sinh học khác nhau để kích thích mức tăng trưởng của các tế bào. Hadren đã báo cáo công trình nghiên cứu của nhóm tại hội nghị quốc gia của Hội Hóa học Mỹ. Các nhà kỹ thuật mô đang sử dụng các hydrogel, đó là các hệ thống phân tử vĩ mô được nhúng trong một môi trường dung dịch nước, để cung cấp một khung hoặc một giàn cho các tế bào sinh trưởng ở trên đó. Những nhà khoa học này hy vọng sẽ nâng cao những kỹ thuật của họ tới một mức mà ở đó họ có thể điều trị các căn bệnh y học bằng việc phát triển sự thay thế các sương sụn, xương, các tổ chức và các mô khác trong phòng thí nghiệm hoặc trong cơ thể người.

Hydrogel mới của phòng thí nghiệm Harden được chế tạo bởi việc trộn các protein mô-đun được thiết kế một cách đặc biệt trong một dung dịch nước đệm. Mỗi một protein gồm một nhân trung tâm linh hoạt, chứa đựng một chuỗi hoạt tính sinh học và được củng cố hai bên bởi các mô-đun liên kết theo hình xoắn ốc ở mỗi đầu. Những mô-đun ở các điểm đầu mút này có nguồn gốc từ ba dạng phân biệt, những dạng được thiết kế để hút lẫn nhau và hình thành nên ba bó thành viên. Việc kết thành bó này dẫn tới sự hình thành của một cấu trúc hệ thống protein cân đối, với ba chỗ nối thành viên liên kết với nhau bởi các mô-đun nhân linh hoạt.

Theo phương pháp này, vật liệu sinh học mới tự tập hợp lại một cách tự phát khi các yếu tố protein được bổ sung vào dung dịch. Quy trình tự tập hợp này liên quan tới ba đầu “dính” khác nhau. Nhưng giữa bất cứ hai đầu, Harden có thể chèn một hoặc nhiều hơn các chuỗi hoạt tính sinh học, rút ra từ một tập hợp lớn các chuỗi đã có. Một khi chất gel được hình thành, mỗi một mô-đun hoạt tính sinh học trung tâm có thể thể hiện một tín hiệu sinh học cụ thể tới các tế bào mục tiêu của nhà kỹ thuật mô. Các tín hiệu nhất định được gửi đi để kích thích độ bám chặt, độ sinh trưởng và sự khác biệt của các tế bào để hình thành các dạng mô đặc biệt. Mục tiêu của Harden là cung cấp một “thư viện” tổ hợp lớn những protein đã được sắp xếp về mặt cấu trúc gen. Sau đó, một nhà kỹ thuật mô có thể rút ra từ bộ thu thập này để tạo ra một chất hydrogel cho một mục đích đặc biệt. Ông cho biết, nhóm nghiên cứu muốn để cho người sử dụng cuối cùng pha trộn và làm cho các mô-đun phù hợp để tạo ra các dạng hydrogel khác nhau cho các tế bào đã được lựa chọn và các công trình sắp xếp mô. Harden cho rằng kỹ thuật này có thể làm tăng tốc tiến bộ trong lĩnh vực sắp xếp mô. Vì thứ nhất, các nhà kỹ thuật mô sẽ không phải thực hiện công việc hóa chất phức tạp để chuẩn bị một chất hydrogel cho mỗi một dạng sử dụng cụ thể; chất hydrogel của ông hình thành một cách tự phát khi được trộn với nước. Thứ hai, không giống như những chất hydrogel được làm từ các polime tổng hợp, các hydrogel của nhóm Harden được làm từ các axit amin, các khối kiến tạo tự nhiên của tất cả các protein trong cơ thể con người. Cuối cùng, có thể có hơn một đoạn phát tín hiệu protein được chứa trong hỗn hợp hydrogel của nhóm Harden, việc này cho phép một nhà kỹ thuật mô gửi rất nhiều tín hiệu tới các tế bào mục tiêu, vì thế hỗ trợ cho sự tăng trưởng đồng thời của nhiều dạng tế bào trong cùng một mô. Harden cho rằng, phương châm của nhóm là chọn con đường tiếp cận tối thiểu nhất, các hydrogel của nhóm được tạo ra để chỉ gửi các tín hiệu sinh trưởng cần thiết cho một dạng sử dụng đặc biệt.

Nguồn: Science Agogo, 2004