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Investigadores del Instituto Karolinska en Suecia y la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas han descubierto que las proteínas de seda de araña pueden fusionarse con proteínas biológicamente activas y convertirse en un gel a temperatura corporal. Uno de los objetivos es desarrollar una solución de proteína inyectable que forme un gel dentro del cuerpo, que podría usarse en ingeniería de tejidos y para la liberación de fármacos, pero también hacer geles que puedan optimizar los procesos químicos donde se usan enzimas. El estudio se publica en “Nature Communications”.
"Hemos desarrollado un método completamente nuevo para crear un gel tridimensional a partir de seda de araña que puede diseñarse para proporcionar diferentes proteínas funcionales", dice Anna Rising, líder del grupo de investigación en el Departamento de Biociencias y Nutrición, Karolinska Institutet (KI) y profesor del Departamento de Anatomía, Fisiología y Bioquímica de la Universidad Sueca de Ciencias Agrícolas (SLU). “Las proteínas en el gel están muy juntas y el método es tan suave que puede usarse incluso para proteínas sensibles”.
PROTEÍNA INYECTABLE.
En el futuro, los investigadores esperan desarrollar una solución de proteína inyectable que forme un gel dentro del cuerpo. La capacidad de diseñar hidrogeles con funciones específicas se abre a una gama de posibles aplicaciones. Tal gel podría, por ejemplo, usarse para lograr una liberación controlada de fármacos en el cuerpo. En la industria química, podría fusionarse con enzimas, una forma de proteínas que se utiliza para acelerar varios procesos químicos.
"A un plazo un poco más largo, creo que los geles inyectables pueden volverse muy útiles en la medicina regenerativa", dice la primera autora del estudio, Tina Arndt, estudiante de doctorado en el grupo de investigación de Anna Rising en el Karolinska Institutet. "Tenemos un largo camino por recorrer, pero el hecho de que la solución de proteína forme rápidamente un gel a la temperatura corporal y que se haya demostrado que la seda de araña es bien tolerada por el cuerpo es prometedor".
COMO SEDA DE ARAÑA.
La capacidad de las arañas para hilar fibras increíblemente fuertes a partir de una solución de proteína de seda en fracciones de segundo ha despertado el interés por los mecanismos moleculares subyacentes. Los investigadores de KI y SLU se han interesado especialmente en la capacidad de las arañas para mantener las proteínas solubles de modo que no se agrupen antes de que la seda de la araña se hila. Previamente, desarrollaron un método para la producción de proteínas valiosas que imita el proceso que utiliza la araña para producir y almacenar sus proteínas de seda.
"Hemos demostrado anteriormente que una parte específica de la proteína de seda de araña llamada dominio N-terminal se produce en grandes cantidades y puede mantener otras proteínas solubles, y podemos aprovechar esto para aplicaciones médicas", dice Anna Rising. "Hemos dejado las bacterias producen esta parte de la proteína unida a proteínas funcionales, incluidos varios fármacos y enzimas”.
El nuevo estudio muestra que el dominio N-terminal también tiene la capacidad de cambiar de forma y hacer la transición a pequeñas fibrillas que hacen que la solución de proteína se convierta en un gel si se incuba a 37 °C. Además, puede fusionarse con proteínas funcionales que conservan su función en el gel.
La investigación fue financiada por el Consejo Europeo de Investigación (ERC), el Centro de Medicina Innovadora (CIMED) del Instituto Karolinska y la Región de Estocolmo, el Área de Investigación Estratégica de Células Madre y Medicina Regenerativa del Instituto Karolinska, el Consejo Sueco de Investigación, el Instituto Regional Europeo Fondo de Desarrollo y la Fundación Novo Nordisk. El estudio también se realizó utilizando la instalación central Biomedicum Imaging Core (BIC) en Karolinska Institutet. Los investigadores afirman que no existen conflictos de intereses.
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