Péptido en forma de rompecabezas resuelve el rompecabezas de la regeneración de tejidos
(Izquierda) La superficie hidrofóbica en forma de rompecabezas es la estructura clave que forma el ensamblaje de nanofibras a través de láminas. (Derecha) El VEGF etiquetado con JigSAP (VEGF-JigSAP) se incorpora y libera eficientemente de los hidrogeles JigSAP. Crédito: Centro para la Investigación de Integración Cerebral, TMDU
La recreación de procesos fisiológicos nativos en materiales hechos por el hombre que imitan las estructuras biológicas involucradas en la cicatrización de heridas ha demostrado ser un desafío duradero. Los principales problemas son el modelado de las funciones apropiadas que impulsan el crecimiento celular y marcos demasiado simplificados que no reflejan la compleja red de interacciones. Investigadores de Japón pueden haber encontrado una solución a este rompecabezas.
En un estudio publicado este mes en Nature Communications, un equipo de investigación de la Universidad Médica y Dental de Tokio (TMDU) ha desarrollado un péptido en forma de rompecabezas que realiza las funciones básicas de la matriz extracelular (MEC), sirviendo como MEC artificial para la regeneración de tejidos lesionados.
La ECM es una red de biomoléculas que facilita el control y la coordinación de diversos eventos celulares, como la adhesión, la migración de moléculas de señalización y la reparación de tejidos. Lo logra a través de la unión y liberación de proteínas secretadas, incluidos los factores de crecimiento que estimulan el crecimiento celular. Aunque se han informado muchas ECM artificiales para la regeneración de tejidos, pocos estudios han explorado el desarrollo de imitaciones de ECM basadas en péptidos que pueden incorporar y liberar proteínas secretadas, algo que el equipo de investigación de TMDU pretendía abordar.
» Debido a sus propiedades adhesivas celulares y su capacidad para degradarse en moléculas químicamente definidas, los hidrogeles autoensamblables tienen un gran potencial para su uso en aplicaciones clínicas», dice el autor principal del estudio, Itsuki Ajioka. «Sin embargo, es difícil combinar la capacidad de incorporar y liberar proteínas secretadas. Este es un desafío que hemos trabajado para superar en el diseño de nuestro ECM artificial».
El péptido en forma de rompecabezas resuelve el rompecabezas de la regeneración de tejidos. Crédito: profesor asociado Itsuki Ajioka, TMDU
Para hacer esto, los investigadores diseñaron un péptido de autoensamblaje en forma de rompecabezas (JigSAP) que imita la superficie hidrofóbica del motivo de empaquetamiento en cola de milano de la proteína intracelular glicoforina A. JigSAP formó un hidrogel con nanofibras uniformemente distribuidas en condiciones fisiológicas. La disposición de estas fibras permitió la incorporación y liberación del factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF), lo que facilitó los efectos terapéuticos regenerativos en un modelo de accidente cerebrovascular en ratones.
A los 7 días del inicio del accidente cerebrovascular isquémico en ratones, los hidrogeles JigSAP incorporaron VEGF-JigSAP fueron inyectados en el cerebro lesionado. A los 7 días después de la inyección, estos ratones mostraron una recuperación funcional con un aumento de la angiogénesis y la neuroprotección. Crédito: Centro de Investigación de Integración Cerebral, TMDU
«Diseñamos JigSAP de manera racional en función de motivos estructurales que se sabe que experimentan transiciones conformacionales que conducen a la formación de nanofibras, y que se encuentran en proteínas homodiméricas como la glicoforina A», explica Takahiro Muraoka, colaborador sénior de la Universidad de Agricultura y Tecnología de Tokio. «Nuestra caracterización de JigSAP en un ambiente acuoso mostró la distribución adecuada de nanofibras en el hidrogel, proporcionando propiedades ventajosas que le permitieron imitar las funciones nativas de ECM requeridas para la reparación de tejidos».
Inyección de JigSAP con VEGF que estimula el el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos en un modelo de accidente cerebrovascular en ratones sugirió una mayor formación de vasos sanguíneos. Los ratones también demostraron cierta recuperación funcional una semana después del tratamiento en una prueba que evaluó sus habilidades motoras posteriores al tratamiento.
«Debido a que nuestra tecnología solo requiere el diseño simple de varias proteínas que serán incorporadas y liberadas por JigSAP, este método se puede aplicar ampliamente a la administración dirigida de fármacos, marcos de reconstrucción de tejidos y liberación sostenida de proteínas», dice Ajioka.
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Nuevo diseño de nanofibras peptídicas bioactivas que mantienen tanto la reversibilidad de la temperatura como el control de la rigidez Más información: Atsuya Yaguchi et al, Incorporación y liberación eficiente de proteínas mediante un autoensamblaje en forma de rompecabezas hidrogel peptídico para la regeneración del cerebro lesionado, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-26896-3 Información de la revista: Nature Communications
Proporcionado por la Universidad Médica y Dental de Tokio Cita: El péptido en forma de rompecabezas resuelve la regeneración de tejidos puzzle (2022, 13 de enero) obtenido el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-01-jigsaw-shaped-peptide-tissue-regeneration-puzzle.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.