华盛顿大学研究团队用计算机设计蛋白质引导干细胞形新血管
关键词: #健康资讯
关键词: #健康资讯
华盛顿大学医学院的研究人员利用计算机设计的蛋白质,在实验室中成功引导人类干细胞形成新血管。这一突破性发现,标志着再生医学领域向前迈出了重要一步。这项新研究发表在《Cell》杂志上,题为“Modulation of FGF pathway signaling and vascular differentiation using designed oligomeric assemblies”。
研究人员在文章中写道:“许多生长因子和细胞因子通过结合其受体的细胞外结构域,驱动细胞内酪氨酸激酶结构域的关联和转磷酸化,启动下游信号级联反应。为了能够系统地探索受体价和几何形状如何影响信号传导结果,我们使用可模块化扩展的重复蛋白构建块设计了具有多达8个亚基的环状同源低聚物。”
心脏病发作、糖尿病以及自然衰老都会导致身体组织受损。西澳大学医学院生物化学教授Hannele Ruohola-Baker博士解释说,修复这种损伤的一种方法是通过在需要恢复健康血液供应的区域促进新血管的形成。她是本研究的资深作者,也是西澳大学医学院干细胞和再生医学研究所的副主任。
几十年来,研究人员一直尝试将自然生长因子作为再生药物应用于临床,虽然取得了一些成果,但由于不够精确,许多实验性治疗未能获得预期效果。
“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,我们发现,根据所使用的蛋白质不同,可以引导不同种类的血管系统的发育,”David Baker解释道。他是这项研究的主要作者之一,也是华盛顿大学医学家培训计划的应届毕业生。
研究团队通过计算机设计了环状蛋白质,每个蛋白质能够针对多达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,可以控制干细胞在实验室中的成熟方式。
这些血管网功能成熟,形成的管道在受到划伤后会愈合,并且能够从周围环境中吸收营养。当这些微小的人类血管网被移植到老鼠体内时,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复杂生物功能的定制蛋白质。这将帮助科学家更好地理解生物学,并最终预防和修复疾病,”资深作者David Baker说道。他是霍华德·休斯医学研究所的研究员,生物化学教授,也是华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所的主任。
该研究的主要作者之一,华盛顿大学生物工程博士候选人Ashish Phal表示:“我们决定首先专注于构建血管,但同样的技术应该可以应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,并可能导致开发出一类新的药物,用于治疗脊髓损伤和其他目前没有好的治疗选择的疾病。”
这项研究不仅展示了通过计算机设计的蛋白质在引导干细胞形成新血管方面的潜力,还为再生医学提供了新的思路。通过精确控制蛋白质与受体的结合,科学家们能够在实验室中精确操控干细胞的分化过程,这为未来开发更有效的再生治疗方法奠定了基础。
总的来说,这项研究表明,通过利用计算机设计的定制蛋白质,可以在实验室中引导人类干细胞形成功能性血管网。这一发现不仅在再生医学领域具有重要意义,还可能在其他组织再生和修复领域产生深远影响。随着研究的深入,更多的定制蛋白质将被设计用于治疗各种疾病,为患者提供更有效的治疗选择。
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21
2024-09-21