De acuerdo con investigadores de Penn State, un sistema artificial que utiliza un hidrogel con ADN puede recibir una señal química y liberar la proteína adecuada. Una estimulación adicional por la señal química continúa provocando una respuesta.
Un hidrogel es una red de cadenas de polímeros que atraen agua y pueden usarse para simular tejido biológico.
Muchos sistemas en las células y en el cuerpo humano están configurados con una vía de señal y respuesta. Uno de los más conocidos es el de la glucosa, un pequeño azúcar que desencadena la liberación de insulina.
Hemos hecho esto recientemente en una placa de Petri ", dijo Yong Wang, profesor de ingeniería biomédica." Hicimos pruebas usando células de músculo liso, pero por supuesto nos gustaría hacer esto en un animal vivo ".
Los investigadores informan en la edición de noviembre de Ciencia química , "Con un diseño racional, este sistema de hidrogel biomimético constituiría una plataforma general de control de la producción de proteínas de señalización para aplicaciones potenciales versátiles, tales como administración de fármacos, regulación celular, detección molecular y medicina regenerativa".
El hidrogel, hecho de polietilenglicol, se infunde con dos tipos diferentes de ADN. Uno es un aptámero, una hebra corta de ADN que se adhiere al químico que los investigadores desean liberar en la célula. En el caso de glucosa yinsulina, el aptámero se uniría a la insulina, el "fármaco" que los investigadores quieren liberar. El otro tipo es una molécula helicoidal de ADN de doble cadena elegida para reaccionar con la señal del metabolito - glucosa - e iniciar la liberación química.
Cuando la molécula de señalización alcanza una doble cadena de ADN, el ADN se separa en dos cadenas. Una cadena se une con la molécula y la otra se mueve hacia el aptámero y la obliga a liberar la proteína unida a ella. La proteína puede moverse a través de ella.las células a su sitio de unión normal y realizan sus acciones normales.
"Este no fue un proceso simple de crear", dijo Wang. "Un estudiante graduado trabajó en ello durante tres años antes de darse por vencido. En total, tardó de cuatro a cinco años en llegar tan lejos". Los investigadores usaron adenosina comoel químico de señalización y el factor de crecimiento derivado de plaquetas como la proteína de señalización a liberar. El sistema puede repetir la secuencia, liberando proteínas de señalización hasta que no haya más que liberar.
"Todavía no sabemos cómo reponer fácilmente las proteínas", dijo Wang.
Los investigadores probaron el sistema de hidrogel adenosina-PDGF-BB y descubrieron que sin un químico de señal, la cantidad de proteína de señalización liberada por el hidrogel era muy pequeña. Cuando se aplicó el químico de señal - adenosina -, el hidrogel se liberó aproximadamente28 por ciento de la proteína de señalización objetivo: PDGF-BB. Otros productos químicos similares a la adenosina, como la guanosina y la uridina, no causaron la liberación de PDGF-BB del hidrogel.
"Eventualmente nos gustaría usar este sistema para la entrega controlada de medicamentos y otras acciones biológicas", dijo Wang.
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Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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