Kunstig protein etterligner blod

Forskere ved University of Pennsylvania har konstruert fra bunnen av et protein som kan gjøre det visse proteiner i menneskekroppen kan: bære og levere oksygen. Dette kan være et nyttig skritt for å utvikle kunstig blod.

Nytt protein: Dette menneskeskapte proteinet kan en dag redde liv ved å frakte oksygen i kunstig blod. De grønne båndene representerer de fire spiralformede kolonnene til det kunstige proteinet. Strukturen lar oksygen, men ikke vann, komme inn.

I årevis har forskere forsøkt å lage komponenter av kunstig blod, i håp om at et slikt medisinsk fremskritt ville omgå problemer med donorblod – som forurensning, begrenset lagring og mangelvare – og føre til enklere og raskere blodoverføringer på slagmarken og i traumesaker.



For tiden inkluderer de fleste bloderstatninger modifiserte versjoner av naturlig hemoglobin - den viktigste blodkomponenten som leverer oksygen fra lungene til resten av kroppen. Men forskningen fortsetter fordi noen studier har antydet at eksisterende bloderstatninger kan øke risikoen for hjerteinfarkt hos traumeofre som har fått dem.

Penn-teamet har fokusert på å lage proteiner fra bunnen av som kan bære oksygen og i hovedsak er vanntette - en viktig funksjon. Hvis vann kommer inn i proteinet, skaper det en form for oksygen som slipper ut og forårsaker cellulær skade.

Jeg tror det er en bemerkelsesverdig prestasjon innen proteindesign, sier Roman Boulatov , en assisterende professor i kjemi ved University of Illinois i Urbana-Champaign. De viser at det er mulig å konstruere en spesifikk reaktivitet ved å starte fra bunnen av. Det gir deg mye mer kontroll over hva du kan endre.

Modifisering av eksisterende proteiner resulterer ikke alltid i en forutsigbar respons, og mislykkes ofte. Det er et problem å jobbe med naturlige proteiner ved at de er komplekse og skjøre, sier Christopher Moser , en biokjemiker ved Penn og medforfatter av den nye studien. Vi vil gjerne lære å lage funksjonelle proteiner som er helt uten slekt med naturlige proteiner: som vil tillate oss å fortsette å bygge flere funksjoner.

Penn-forskerne brukte tre aminosyrer for å lage en proteinstruktur med fire spiraler. De legger en mindre struktur inne i den kalt en heme, et stort flatt molekyl som er den aktive delen av hemoglobin. Heme har et jernatom i midten, som er det oksygen binder seg til.

Forskerne gjorde også proteinstrukturen fleksibel, slik at den kan åpnes for å motta oksygenet og lukke seg igjen uten å slippe inn vann. Dette gjorde de ved å koble sammen de spiralformede søylene med løkker for å begrense bevegelsene deres. Dette ga den endelige strukturen en kandelaberform.

Det vi lærte er at vi kan lage tørre interiører i veldig enkle proteiner, sier hovedforfatter P. Leslie Dutton , professor i biokjemi ved Penn. Mye enzymaktivitet styres av å holde vann borte fra [det indre]. Verket er publisert i siste utgave av Natur .

For å bruke det kunstige proteinet i menneskekroppen, må forskerne sørge for at det kan holde på oksygenet lenge nok til å være nyttig, fungere i et cellulært miljø og være ikke-giftig. Proteinet må heller ikke identifiseres av immunsystemet som en forurensning som skal skylles ut gjennom nyrene, legger til James Collman , en professor i kjemi ved Stanford University, som lager syntetiske hemer som binder seg til oksygen.

Det er viktig å ha blodsubstrater fordi det er så mange sykdommer forårsaket av mangel på blodstrøm, inkludert traumatisk blødning, hjerneslag og hjerteinfarkt, sier Howard Levy, sjefsvitenskapelig offiser ved Sangart , et selskap som lager et oksygenleverende middel. Det er virkelig brød og smør til intensivmedisin.

gjemme seg