Разработан новый метод синтеза искусственного коллагена
15.09.2011
2637
0
26370
Ученые из Университета Райса (Rice University, США) разработали новый метод синтеза искусственного коллагена. Материал обладает всеми свойствами природного коллагена и имеет большой потенциал для применения в медицине. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Chemistry.
«Наша разработка имеет два основных преимущества, - говорит руководитель исследования профессор Джеффри Хартгеринк (Jeffrey Hartgerink), - Во-первых, синтезированный нами материал очень похож на природный коллаген, во-вторых, мы получаем его с помощью процесса самосборки – механизма, удивительного похожего на естественный процесс синтеза коллагена».
Коллаген – фибриллярный (т.е. образующий нитевидные структуры) высоко консервативный белок, составляющий основу соединительной ткани организма, а также входящий в состав хрящей, сухожилий, кожи и кровеносных сосудов. Коллаген является самым распространенным белком в организме млекопитающих. В биомедицинских исследованиях в таких стремительно развивающихся областях науки, как регенеративная медицина и тканевая инженерия, часто используют комбинацию стволовых клеток и коллагеноподобных материалов с целью создания искусственных трехмерных эквивалентов тканей, предназначенных для трансплантации пациентам.
Коллаген, получаемый из тканей животных и потому неизбежно вызывающий у реципиента более или менее выраженную иммунную реакцию, в настоящее время широко используется в пластической и косметической хирургии, а также в косметической промышленности.
Искусственный синтез коллагена представляет собой довольно сложную задачу для исследователей. Одной из причин этого является сложность структуры коллагена. Подобно тому, как веревка состоит из множества нитей, молекула коллагена состоит из миллионов мономеров белка. И подобно тому, как веревочные сети могут задерживать и удерживать различные предметы, коллагеновые волокна могут формировать трехмерные сети и удерживать молекулы воды, благодаря чему образуется так называемый гидрогель, составляющий основу соединительной ткани организма.
Естественный синтез коллагена – сложный процесс, часть которого происходит внутри клетки, а завершающий этап – уже во внеклеточном матриксе. После синтеза коллагеновых мономеров внутри клетки и транспортировки их в межклеточные пространства мономеры организуются в нитевидные структуры – этот процесс происходит спонтанно и не требует участия дополнительных белков или энергетических затрат, а потому был назван «самосборкой». На имитацию процесса самосборки коллагена в лабораторных условиях исследовательская группа Хартгеринка потратила несколько лет.
«Наши белки, фибриллы и гидрогели формируются тем же способом, что и природный коллаген, но мы начинаем с более коротких пептидов, чем обычные мономеры коллагена», - говорит Хартгеринк. Однако, по словам ученого, еще слишком рано говорить о том, сможет ли синтетический коллаген в медицинском плане заменить природный, получаемый из тканей человека или животных. Следующим шагом ученых должны стать исследования жизнеспособности клеток, а также способности их к росту на новом материале. По оценкам Хартгеринка, клинические испытания нового материала, если они будут оправданы, начнутся не ранее чем через 5 лет.
Ученые из Университета Райса Лэсли О-Лири (Lesley O'Leary) (слева) и Джэффри Хартгеринк (Jeffrey Hartgerink) разработали новый метод синтеза искусственного коллагена (фото: Jeff Fitlow/Rice University)
По материалам:
Rice University
Оригинальная статья:
Lesley E. R. O'Leary, Jorge A. Fallas, Erica L. Bakota, Marci K. Kang, Jeffrey D. Hartgerink. Multi-hierarchical self-assembly of a collagen mimetic peptide from triple helix to nanofibre and hydrogel. Nature Chemistry, 2011; DOI: 10.1038/nchem.1123
«Наша разработка имеет два основных преимущества, - говорит руководитель исследования профессор Джеффри Хартгеринк (Jeffrey Hartgerink), - Во-первых, синтезированный нами материал очень похож на природный коллаген, во-вторых, мы получаем его с помощью процесса самосборки – механизма, удивительного похожего на естественный процесс синтеза коллагена».
Коллаген – фибриллярный (т.е. образующий нитевидные структуры) высоко консервативный белок, составляющий основу соединительной ткани организма, а также входящий в состав хрящей, сухожилий, кожи и кровеносных сосудов. Коллаген является самым распространенным белком в организме млекопитающих. В биомедицинских исследованиях в таких стремительно развивающихся областях науки, как регенеративная медицина и тканевая инженерия, часто используют комбинацию стволовых клеток и коллагеноподобных материалов с целью создания искусственных трехмерных эквивалентов тканей, предназначенных для трансплантации пациентам.
Коллаген, получаемый из тканей животных и потому неизбежно вызывающий у реципиента более или менее выраженную иммунную реакцию, в настоящее время широко используется в пластической и косметической хирургии, а также в косметической промышленности.
Искусственный синтез коллагена представляет собой довольно сложную задачу для исследователей. Одной из причин этого является сложность структуры коллагена. Подобно тому, как веревка состоит из множества нитей, молекула коллагена состоит из миллионов мономеров белка. И подобно тому, как веревочные сети могут задерживать и удерживать различные предметы, коллагеновые волокна могут формировать трехмерные сети и удерживать молекулы воды, благодаря чему образуется так называемый гидрогель, составляющий основу соединительной ткани организма.
Естественный синтез коллагена – сложный процесс, часть которого происходит внутри клетки, а завершающий этап – уже во внеклеточном матриксе. После синтеза коллагеновых мономеров внутри клетки и транспортировки их в межклеточные пространства мономеры организуются в нитевидные структуры – этот процесс происходит спонтанно и не требует участия дополнительных белков или энергетических затрат, а потому был назван «самосборкой». На имитацию процесса самосборки коллагена в лабораторных условиях исследовательская группа Хартгеринка потратила несколько лет.
«Наши белки, фибриллы и гидрогели формируются тем же способом, что и природный коллаген, но мы начинаем с более коротких пептидов, чем обычные мономеры коллагена», - говорит Хартгеринк. Однако, по словам ученого, еще слишком рано говорить о том, сможет ли синтетический коллаген в медицинском плане заменить природный, получаемый из тканей человека или животных. Следующим шагом ученых должны стать исследования жизнеспособности клеток, а также способности их к росту на новом материале. По оценкам Хартгеринка, клинические испытания нового материала, если они будут оправданы, начнутся не ранее чем через 5 лет.
Ученые из Университета Райса Лэсли О-Лири (Lesley O'Leary) (слева) и Джэффри Хартгеринк (Jeffrey Hartgerink) разработали новый метод синтеза искусственного коллагена (фото: Jeff Fitlow/Rice University)
По материалам:
Rice University
Оригинальная статья:
Lesley E. R. O'Leary, Jorge A. Fallas, Erica L. Bakota, Marci K. Kang, Jeffrey D. Hartgerink. Multi-hierarchical self-assembly of a collagen mimetic peptide from triple helix to nanofibre and hydrogel. Nature Chemistry, 2011; DOI: 10.1038/nchem.1123
Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Последние комментарии
