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Cell:精准的蛋白质得以修复受损的心脏和肾脏
[ 发布日期:2024-6-20 8:37:06    阅读次数:49 ]

利用计算机设计的蛋白质,研究人员现在已经证明,他们能够在实验室中指导人类干细胞形成新的血管。再生医学的这一里程碑为修复受损心脏肾脏和其他器官带来了新的希望。

华盛顿大学医学院的科学家领导了这个项目。他们的研究结果发表在6月10日的《Cell》杂志上。华盛顿大学医学院生物化学资深作者和教授Hannele Ruohola-Baker说:“无论是心脏病、糖尿病还是自然衰老,我们都会在身体组织中累积损伤。修复这种损伤的一种方法可能是在需要恢复健康血液供应的区域推动新血管的形成。生长因子在组织发育、伤口愈合和癌症中起着关键作用。通过与细胞外部的受体结合,这些分子驱动细胞内部的变化。几十年来,研究人员一直试图将自然生长因子作为再生药物,取得了一些有限的成功,但由于不精确,许多这些实验性治疗都失败了。

“我们开始创造定制的蛋白质,以非常精确的方式与细胞生长因子受体结合。当我们在实验室制造这些分子并用它们处理人类干细胞时,我们看到不同种类的血管系统的发育取决于我们使用的蛋白质。这是一个全新的控制水平,”Natasha Edman解释说,她是这项研究的主要作者,也是华盛顿大学医学家培训计划的应届毕业生。

研究人员用计算机设计了环状蛋白质,每个蛋白质针对多达8个成纤维细胞生长因子受体。他们发现,通过改变环的大小和其他蛋白质特性,他们可以控制干细胞在实验室条件下的成熟方式。

所得到的血管网功能成熟。它们形成了管子,被划伤后会愈合,并像预期的那样从周围环境中吸收营养。当移植到老鼠体内时,这些微小的人类血管网在三周内就与动物的循环系统建立了联系。

“这项研究表明,可以通过设计创造出具有精致生物功能的定制蛋白质。这将帮助科学家了解生物学,并最终预防和修复疾病,”资深作者David Baker说。

“我们决定先专注于构建血管,但同样的技术应该适用于许多其他类型的组织。这开辟了研究组织发育的新途径,并可能导致一类新的药物用于脊髓损伤和其他目前没有好的治疗选择的疾病,”华盛顿大学生物工程博士候选人,该研究的主要作者Ashish Phal说。

这项研究是在华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所和干细胞与再生医学研究所进行的,合作者包括纽约大学医学院、德黑兰医科大学、耶鲁大学医学院、Brotman Baty精密医学研究所和Allen发现细胞谱系追踪中心。

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