211service.com
Kunstmatige proteïne bootst bloed na
Onderzoekers van de Universiteit van Pennsylvania hebben vanaf het begin een eiwit geconstrueerd dat kan doen wat bepaalde eiwitten in het menselijk lichaam kunnen: zuurstof vervoeren en afgeven. Dit kan een nuttige stap zijn in de ontwikkeling van kunstbloed.
Nieuw eiwit: Dit door de mens gemaakte eiwit zou ooit levens kunnen redden door zuurstof in kunstbloed te vervoeren. De groene linten vertegenwoordigen de vier spiraalvormige kolommen van het kunstmatige eiwit. Door de structuur kan zuurstof, maar geen water, binnendringen.
Jarenlang hebben wetenschappers geprobeerd om componenten van kunstbloed te maken, in de hoop dat een dergelijke medische vooruitgang problemen van donorbloed - zoals besmetting, beperkte opslag en korte voorraad - zou omzeilen en zou leiden tot gemakkelijkere en snellere bloedtransfusies op het slagveld en in traumagevallen.
Momenteel bevatten de meeste bloedvervangers gemodificeerde versies van natuurlijke hemoglobine, de belangrijkste bloedcomponent die zuurstof van de longen naar de rest van het lichaam levert. Maar het onderzoek gaat door omdat sommige onderzoeken hebben gesuggereerd dat bestaande bloedvervangers het risico op hartaanvallen kunnen verhogen bij traumaslachtoffers die ze hebben gekregen.
Het Penn-team heeft zich gericht op het creëren van eiwitten vanaf het begin die zuurstof kunnen vervoeren en in wezen waterdicht zijn - een belangrijk kenmerk. Als water het eiwit binnendringt, creëert het een vorm van zuurstof die ontsnapt en celbeschadiging veroorzaakt.
Ik vind het een opmerkelijke prestatie op het gebied van eiwitontwerp, zegt Roman Boulatov , een assistent-professor scheikunde aan de Universiteit van Illinois in Urbana-Champaign. Ze laten zien dat het mogelijk is om een specifieke reactiviteit te ontwikkelen door helemaal opnieuw te beginnen. Het geeft je veel meer controle over wat je kunt veranderen.
Het aanpassen van bestaande eiwitten leidt niet altijd tot een voorspelbare reactie en mislukt vaak. Er is een probleem met het werken met natuurlijke eiwitten omdat ze complex en kwetsbaar zijn, zegt Christopher Moser , een biochemicus bij Penn en co-auteur van de nieuwe studie. We willen graag leren hoe we functionele eiwitten kunnen maken die totaal niets met natuurlijke eiwitten te maken hebben: dat stelt ons in staat om door te gaan met het bouwen van meer functies.
De Penn-onderzoekers gebruikten drie aminozuren om een eiwitstructuur met vier helixen te maken. Ze plaatsten er een kleinere structuur in, een heem genaamd, een groot plat molecuul dat het actieve deel van hemoglobine is. Heme heeft een ijzeratoom in het midden, waar zuurstof zich aan bindt.
De onderzoekers hebben de eiwitstructuur ook flexibel gemaakt, zodat deze zich kan openen om de zuurstof te ontvangen en weer kan sluiten zonder dat er water binnenkomt. Dit deden ze door de spiraalvormige kolommen met lussen aan elkaar te koppelen om hun bewegingen te beperken. Dit gaf de uiteindelijke structuur een kandelaarvorm.
Wat we hebben geleerd, is dat we droge interieurs kunnen maken in heel eenvoudige eiwitten, zegt hoofdauteur P. Leslie Dutton , een professor in de biochemie aan Penn. Veel enzymactiviteit wordt gereguleerd door water weg te houden van het [interieur]. Het werk is gepubliceerd in het laatste nummer van Natuur .
Om het kunstmatige eiwit in het menselijk lichaam te gebruiken, moeten de onderzoekers ervoor zorgen dat het de zuurstof lang genoeg kan vasthouden om nuttig te zijn, in een cellulaire omgeving te werken en niet-toxisch te zijn. Het eiwit mag ook niet door het immuunsysteem worden geïdentificeerd als een verontreinigende stof die via de nieren moet worden weggespoeld, voegt eraan toe. James Collman , een professor in de chemie aan de Stanford University, die synthetische hemes maakt die zich binden aan zuurstof.
Het is belangrijk om bloedsubstraten te hebben omdat er zoveel ziekten zijn die worden veroorzaakt door een gebrek aan doorbloeding, waaronder traumatische bloedingen, beroertes en een hartaanval, zegt Howard Levy, de wetenschappelijk directeur van Sangart , een bedrijf dat een zuurstofleverend middel maakt. Het is echt het brood en de boter van de intensive care-geneeskunde.