Naturen har utvecklat sockerarter, aminosyror, och speciella frostskydds -proteiner som kryoskyddande medel. Människor använder organiska lösningsmedel och syntetiska polymerer som tillsatser för att förhindra att cellkulturer fryser skada. Nu, Engelska forskare har kombinerat båda metoderna:I arbete publicerat i tidskriften Angewandte Chemie , de introducerade polyprolin, en polypeptid gjord av den naturliga aminosyran prolin, som ett effektivt kryoskyddande medel för cellskikt.

Den levande cellen är mycket sårbar för frysning och upptining. Iskristaller kan fysiskt skada cellmembran och organeller, och uttorkning kan förändra den osmotiska potentialen med allvarlig inverkan på membran- och cellintegritet. Å andra sidan, cellkulturer lagras rutinmässigt i fryst eller förglasat tillstånd tills de behövs i transplantationsmedicin eller för grundforskning. För kryokonservering, kryoskyddande medel som dimetylsulfoxid är viktiga men stora volymer behövs, och överlägset inte alla celler återvinns efter upptining.

Naturen levererar sina egna kryoskyddande medel:Organismer i iskallt havsvatten producerar frostskyddsglykoproteiner för att förhindra iskristallisation. För biomedicinska tillämpningar, dock, tillgängligheten av frostskyddsglykoproteiner är ganska begränsad; Förutom, det finns alltid frågan om immuntolerans. Syntetiska polymerer har visat sig kunna efterlikna frostskyddsaktiviteten, men en peptidbaserad "helt naturlig" polymer ryggrad skulle vara mer tilltalande. Detta biobaserade tillvägagångssätt drivs av Matthew Gibson och hans team vid University of Warwick, STORBRITANNIEN. Forskarna föreslår polyprolin, en polypeptid tillverkad endast av den naturliga aminosyran prolin, som ett mångsidigt alternativt kryoskyddande medel.

Aminosyran prolin är speciell bland de naturliga aminosyrorna eftersom den inte kan bilda vätebindningar till andra strukturella delar av peptiden när den är integrerad i en peptid. "På grund av detta, det är vattenlösligt samtidigt som det är ganska hydrofobt, som är fallet för frostskyddsmedel protein I, "observerade forskarna. De fann att polyprolin delar några kritiska ytmönster med modell frostskydds -proteiner. Denna" "fläckiga" amfipatiska struktur "av polyprolin, tros hjälpa till att hämma iskristallisation vid upptining. Dessutom, den fria aminosyran prolin, byggstenen av polyprolin, fungerar som ett naturligt kryoskyddande medel i sig; växtceller överproducerar prolin för att behålla sin osmotiska balans och skydda sig mot uttorkning.

Forskarna försökte sedan kombinationen prolin/polyprolin i ett testsystem av vidhäftande cellkulturer som utsattes för frys -tö -förhållanden. Först, cellmonoskiktet inkuberades i en blandning av lösningsmedel dimetylsulfoxid och prolin, därefter tillsattes polyprolin. Cellåtervinning efter frysning fördubblades jämfört med en regim med dimetylsulfoxid som enda kryoskyddande medel. Forskarna påpekade att deras strategi skulle kunna hålla lösningsmedelsexponeringen till ett minimum, så lämnar cellerna i en miljö så naturlig som möjligt. Även om ytterligare analys kommer att visa om alla cellfunktioner verkligen behålls, syntetiskt polyprolin har presenterats här som en tilltalande helt naturlig iskristallisationshämmare för biologisk cellodlingslagring.