Oplyser vævsdannelse gennem flourescens

Forskere ved ETH Zürich har udviklet et molekyle, der fluorescerer, hvor der dannes nyt væv i kroppen. Udover at hjælpe med at opdage tumorer, molekylet kunne spille en væsentlig rolle i forskning af sårhelingslidelser.

Kollagen er det mest udbredte protein i den menneskelige krop. Det udgør en tredjedel af proteinindholdet, og enkeltstrenge samles for at danne stabile fibre, der giver struktur til bindevæv såsom hud, sener, brusk og knogler. Forskere ved ETH Zürich har nu udviklet et multi-komponent molekyle, der interagerer med kollagen og kan bruges til at belyse ny vævsvækst i kroppen.

Vores kroppe begynder at producere mere kollagen efterhånden som sår heler - eller når tumorer vokser. Under denne proces, de fibrøse kollagenmolekyler tværbinder for at skabe stabile fibre. Dette kræver LOX-enzymer, som oxiderer visse steder i kollagenmolekylerne. Efterfølgende de kemisk ændrede steder på forskellige kollagenstrenge reagerer med hinanden, får trådene til at smelte sammen.

Sensor kombineret med funktionelt peptid

Ledet af professor Helma Wennemers, professor ved Laboratoriet for Organisk Kemi ved ETH Zürich, holdet af forskere udviklede et sensormolekyle med inducerbar fluorescens. Selve molekylet er ikke fluorescerende, men efter at have reageret med LOX-enzymet, det begynder at lyse. På denne måde sensormolekylet fungerer som en markør for LOX-aktivitet. Næste, forskerne kombinerede dette molekyle med et kort fibrøst peptid svarende til kollagen. De konjugerede dette peptid med en hvad der er kendt som en reaktiv gruppe, der kun reagerer med kollagen, hvis sidstnævnte er blevet oxideret.

I samarbejde med forskere fra gruppen ledet af Sabine Werner, professor i cellebiologi, forskerne udførte eksperimenter med mus, hvis hud var blevet injiceret med multikomponent-molekylet. De udførte også in vitro eksperimenter med vævssnit. Deres undersøgelser afslørede, at molekylet forankrer sig til kollagenfibre, hvor nyt væv bliver dannet. Og den lyser, når nyt væv begynder at vokse, og LOX-enzymet er ved at blive dannet. "Takket være dets modulære design med tre komponenter - sensoren, peptidet og den reaktive gruppe - vores system er usædvanligt specifikt og præcist, " siger Matthew Aronoff, senior videnskabsmand i Wennemers' gruppe og hovedforfatter af undersøgelsen.

Anvendelser inden for onkologi og sårheling

Fordi nyt væv primært dannes ved kanterne af tumorer, når de vokser, en ansøgning om det nye molekyle er i biopsiundersøgelser for at vise grænserne for en tumor. "En af vores visioner er, at kirurger en dag vil bruge dette molekyle i en operationsstue, når de skal fjerne en tumor, " siger Wennemers. Molekylet ville vise kirurger grænsen for tumoren og hjælpe dem med at fjerne den helt.

Andre potentielle anvendelser for det nye markørmolekyle er inden for sårheling, for eksempel at undersøge vævsdannelse generelt eller helbredende lidelser hos patienter, der lider af diabetes eller andre sygdomme. Sådanne spørgsmål behandles også inden for rammerne af det tværfaglige hudforskningsprojekt Skintegrity, hvor ETH Zürich er involveret.

Efter at have ansøgt om patent på deres system, forskerne undersøger i øjeblikket forskellige muligheder for at bringe det på markedet og udvikle det til en bredere vifte af applikationer.