膠原蛋白是人體內(nèi)含量最多的蛋白質(zhì)。它占蛋白質(zhì)含量的三分之一，單鏈組裝形成穩(wěn)定的纖維，為皮膚、肌腱、軟骨和骨骼等結(jié)締組織提供結(jié)構(gòu)。蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究人員現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出一種多組分分子，可與膠原蛋白相互作用，可用于照亮體內(nèi)新組織的生長(zhǎng)。
隨著傷口愈合或腫瘤生長(zhǎng)，我們的身體開(kāi)始產(chǎn)生更多的膠原蛋白。在此過(guò)程中，纖維狀膠原蛋白分子交聯(lián)以形成穩(wěn)定的纖維。這需要 LOX 酶，它會(huì)氧化膠原分子中的某些位點(diǎn)。隨后，不同膠原鏈上的化學(xué)改變位點(diǎn)相互反應(yīng)，導(dǎo)致膠原鏈融合在一起。
傳感器結(jié)合功能肽
在蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院有機(jī)化學(xué)實(shí)驗(yàn)室教授 Helma Wennemers 教授的帶領(lǐng)下，研究小組開(kāi)發(fā)了一種具有誘導(dǎo)熒光的傳感器分子。該分子本身沒(méi)有熒光，但在與 LOX 酶反應(yīng)后，它開(kāi)始發(fā)光。通過(guò)這種方式，傳感器分子充當(dāng) LOX 活性的標(biāo)記。接下來(lái)，科學(xué)家們將這種分子與一種類似于膠原蛋白的短纖維肽結(jié)合起來(lái)。他們將這種肽與所謂的反應(yīng)基團(tuán)結(jié)合起來(lái)，只有當(dāng)膠原蛋白被氧化時(shí)，才會(huì)與膠原蛋白發(fā)生反應(yīng)。
科學(xué)家們與細(xì)胞生物學(xué)教授 Sabine Werner 領(lǐng)導(dǎo)的小組的研究人員合作，對(duì)皮膚注射了多組分分子的小鼠進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。他們還對(duì)組織切片進(jìn)行了體外實(shí)驗(yàn)。他們的研究表明，該分子將自身錨定在形成新組織的膠原纖維上。當(dāng)新組織開(kāi)始生長(zhǎng)并且 LOX 酶正在形成時(shí)，它就會(huì)亮起來(lái)。“由于其由三個(gè)組件組成的模塊化設(shè)計(jì)——傳感器、肽和反應(yīng)基團(tuán)——我們的系統(tǒng)非常具體和精確，”溫尼默斯小組的高級(jí)科學(xué)家、該研究的主要作者 Matthew Aronoff 說(shuō)。
在腫瘤學(xué)和傷口愈合中的應(yīng)用
由于新組織主要在腫瘤生長(zhǎng)時(shí)在邊緣形成，因此新分子的一個(gè)應(yīng)用是在活檢檢查中顯示腫瘤的邊界。“我們的一個(gè)愿景是，外科醫(yī)生有一天會(huì)在手術(shù)室中使用這種分子去除腫瘤，”溫尼默斯說(shuō)。該分子將向外科醫(yī)生顯示腫瘤的邊界并幫助他們將其完全切除。
新標(biāo)記分子的其他潛在應(yīng)用是在傷口愈合領(lǐng)域，例如研究一般組織形成或患有糖尿病或其他疾病的患者的愈合障礙。這些問(wèn)題也在跨學(xué)科皮膚研究項(xiàng)目 Skintegrity 的框架內(nèi)得到解決，蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院參與其中。
在為他們的系統(tǒng)申請(qǐng)專利后，科學(xué)家們目前正在探索將其推向市場(chǎng)并開(kāi)發(fā)更廣泛應(yīng)用的各種選擇。
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