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Le incredibili proteine ​​artificiali aprono il potenziale alle terapie cellulari intelligenti

Le incredibili proteine ​​artificiali aprono il potenziale alle terapie cellulari intelligenti


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In uno sviluppo notevole per la medicina, gli scienziati hanno progettato una nuova proteina artificiale chiamata LOCKR che si comporta come un circuito di computer, aprendo la possibilità di creare cellule "intelligenti" i cui processi biologici possono essere controllati direttamente.

LOCKR, una forma completamente nuova di proteine ​​artificiali

In medicina, quando applicare una terapia specifica e in che misura deve essere applicata è di fondamentale importanza. Un farmaco troppo o troppo poco, o se il farmaco viene somministrato troppo tardi o troppo presto, può rendere la terapia inefficace, persino pericolosa. Trovare la quantità e il momento esatti per somministrare una terapia è una delle maggiori sfide in medicina e fino ad ora non esisteva un modo efficace per effettuare queste determinazioni.

CORRELATI: GLI SCIENZIATI HANNO PROGETTATO UNA NUOVA PROTEINA "LUMINOSA"

Ora, i bioingegneri dell'Università della California a San Francisco (UCSF) e dell'Università di Washington (UW) si sono riuniti per sviluppare una nuova straordinaria soluzione a questo problema; una proteina completamente artificiale che può funzionare come un circuito in grado di trasformare le cellule in "cellule intelligenti" che potrebbero essere in grado di determinare quando sono state danneggiate o infette e rispondere erogando la dose necessaria esattamente quando è necessario.

Progettata tramite simulazioni al computer e sintetizzata in un laboratorio, questa nuova proteina, che i bioingegneri chiamano Latching Orthogonal Cage-Key pRotein, o LOCKR, è descritta in dettaglio in due articoli pubblicati questa settimana sulla rivista Natura--è diverso da qualsiasi proteina presente in natura stessa.

"Mentre molti strumenti nell'arsenale biotech impiegano molecole presenti in natura che sono state riproposte per l'uso in laboratorio, LOCKR non ha controparti in natura", ha detto Hana El-Samad, professore di biochimica e biofisica della famiglia UCSF Kuo e co-autore senior del nuovi studi.

“LOCKR è una biotecnologia concepita e costruita dagli esseri umani dall'inizio alla fine. Ciò fornisce un livello di controllo senza precedenti sul modo in cui la proteina interagisce con altri componenti della cellula e ci consentirà di iniziare ad affrontare problemi irrisolti - e in precedenza irrisolvibili - in biologia, con importanti implicazioni per la medicina e l'industria ".

Uno degli articoli pubblicati descriveva la struttura della nuova proteina, che può essere pensata come un baule o un armadietto, da cui il nome. All'interno dell'armadietto, c'è un "braccio" molecolare che può essere progettato per manipolare il movimento di molecole chimiche attraverso la cellula, abbattere molecole o proteine ​​specifiche e persino dire alla cellula che ha bisogno di autodistruggersi.

La chiave, letteralmente, dell'intero processo è che il braccio è bloccato all'interno della proteina a meno che non venga introdotta un'altra chiave chimica che si adatti perfettamente alla serratura del LOCKR. Senza la chiave chimica, il LOCKR rimane inattivo, esattamente come un circuito di computer è inattivo in assenza di un segnale elettrico. Anche l'analogia del circuito non è un colpo di fortuna, è stata incorporata nel design stesso della proteina.

"Allo stesso modo in cui i circuiti integrati hanno permesso l'esplosione dell'industria dei chip per computer, questi interruttori biologici versatili e dinamici potrebbero presto sbloccare un controllo preciso sul comportamento delle cellule viventi e, in ultima analisi, sulla nostra salute", ha detto El-Samad.

Realizzazione di celle intelligenti programmabili

I circuiti si costruiscono a vicenda per sviluppare comportamenti altamente complessi che abilitano l'elettronica e l'informatica moderni, quindi il potenziale per lo sviluppo di qualcosa di simile per i processi biologici non può essere sottovalutato. Il secondo documento pubblicato dai bioingegneri ha dimostrato il potenziale di questo tipo di comportamento nella costruzione di circuiti nella cellula.

Utilizzando una versione modificata di LOCKR chiamata degronLOCKR, gli scienziati hanno programmato lo strumento per degradare una specifica proteina. La capacità di costruzione del circuito della proteina ha permesso al team di creare un meccanismo di regolazione all'interno della cellula che controllerebbe dinamicamente l'attività cellulare in risposta alle condizioni interne ed esterne.

Ogni volta che lo strumento degronLOCKR rilevava l'interruzione di alcune attività cellulari, era in grado di abbattere la proteina che stava attivando l'interruzione fino a quando l'interruzione non si fermava, dopodiché si sarebbe disattivata. Se l'interruzione si verificava di nuovo, lo strumento degronLOCKR si riattivava e continuava a scomporre la proteina fino a quando la funzione cellulare non tornava alla normalità.

"LOCKR, e più specificamente, degronLOCKR, apre un nuovo regno di possibilità per la programmazione delle cellule per il trattamento di un'ampia gamma di condizioni debilitanti per le quali non sono ancora disponibili trattamenti sicuri ed efficaci", ha affermato Andrew Ng, PhD, co-primo autore di i due documenti che hanno completato i suoi studi di dottorato nel laboratorio di El-Samad. "Con queste tecnologie, siamo limitati solo dalla nostra immaginazione."


Guarda il video: Proteine in polvere: fanno male? (Potrebbe 2022).


Commenti:

  1. Avichai

    Sì, quasi la stessa cosa.

  2. Mojind

    L'ottima idea

  3. Shagore

    Ci vediamo sul sito!

  4. Spence

    Questa frase straordinaria, tra l'altro, sta cadendo



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