Forskere udvikler gel lavet af edderkoppesilkeproteiner til biomedicinske anvendelser

Forskere ved KI og SLU har opdaget, at edderkoppesilkeproteiner kan smeltes sammen til biologisk aktive proteiner og omdannes til en gel ved kropstemperatur. Et af målene er at udvikle en injicerbar proteinopløsning, der danner en gel inde i kroppen, som kan bruges i vævsteknologi og til frigivelse af lægemidler, men også lave geler, der kan strømline kemiske processer, hvor enzymer bruges. Undersøgelsen er publiceret i Nature Communications .

"Vi har udviklet en helt ny metode til at skabe en tredimensionel gel af edderkoppesilke, som kan designes til at levere forskellige funktionelle proteiner," siger Anna Rising, forskningsgruppeleder ved Institut for Biovidenskab og Ernæring, Karolinska Institutet (KI) og professor ved Institut for Anatomi, Fysiologi og Biokemi, Sveriges Jordbrugsuniversitet (SLU). "Proteinerne i gelen er meget tæt på hinanden, og metoden er så mild, at den kan bruges selv til følsomme proteiner."

En injicerbar proteinopløsning

I fremtiden håber forskerne at udvikle en injicerbar proteinopløsning, der danner en gel inde i kroppen. Evnen til at designe hydrogeler med specifikke funktioner åbner op for en række mulige anvendelser.

En sådan gel kunne for eksempel bruges til at opnå en kontrolleret frigivelse af lægemidler til kroppen. I den kemiske industri kunne det smeltes sammen med enzymer, en form for proteiner, der bruges til at fremskynde forskellige kemiske processer.

"På lidt længere sigt tror jeg, at injicerbare geler kan blive meget nyttige i regenerativ medicin," siger undersøgelsens førsteforfatter Tina Arndt, ph.d. studerende i Anna Risings forskningsgruppe på Karolinska Institutet. "Vi har en lang vej at gå, men det faktum, at proteinopløsningen hurtigt danner en gel ved kropstemperatur, og at edderkoppesilken har vist sig at blive tolereret godt af kroppen, er lovende."

Efterligner spinding af edderkoppesilke

Edderkoppers evne til at spinde utroligt stærke fibre fra en silkeproteinopløsning på brøkdele af et sekund har vakt interesse for de underliggende molekylære mekanismer. Forskerne på KI og SLU har især interesseret sig for edderkoppernes evne til at holde proteiner opløselige, så de ikke klumper sig sammen før spindingen af ​​edderkoppesilken. De har tidligere udviklet en metode til fremstilling af værdifulde proteiner, som efterligner den proces, edderkoppen bruger til at producere og opbevare sine silkeproteiner.

"Vi har tidligere vist, at en specifik del af edderkoppesilkeproteinet kaldet det N-terminale domæne produceres i store mængder og kan holde andre proteiner opløselige, og det kan vi udnytte til medicinske anvendelser," siger Anna Rising. "Vi har ladet bakterier producere denne del af proteinet forbundet med funktionelle proteiner, herunder forskellige lægemidler og enzymer."

Det nye studie viser, at det N-terminale domæne også har evnen til at ændre form og overgang til små fibriller, der får proteinopløsningen til at blive omdannet til en gel, hvis den inkuberes ved 37 grader Celsius. Derudover kan det fusioneres til funktionelle proteiner, der bevarer deres funktion i gelen. + Udforsk yderligere

Edderkoppesilkeegenskaber analyseret til brug som biobaserede fibre i det medicinske område