Forskare från North Carolina State University och Duke University har utvecklat "plåster" i nanoskala som kan användas för att sensibilisera riktade cellreceptorer, vilket gör dem mer lyhörda för signaler som styr cellaktivitet. Fyndet lovar att främja läkning och underlätta vävnadsteknisk forskning.
Forskningen utnyttjar det faktum att celler i en levande organism kan kommunicera via fysisk kontakt. Specifikt, när riktade receptorer på ytan av en cell utlöses, cellen får instruktioner att ändra sitt beteende på något sätt. Till exempel, instruktionerna kan få en stamcell att differentiera till en bencell eller en broskcell.
Dessa receptorer svarar på specifika ligander, eller målmolekyler. Och dessa ligander måste finnas i vissa koncentrationer för att trigga receptorerna. Om det inte finns tillräckligt med målligander, receptorerna svarar inte.
Nu har forskare utvecklat plåster i nanoskala som är inbäddade med små proteinfragment som kallas peptider. Dessa peptider binder till en specifik cellreceptor, vilket gör den mer känslig för sin målligand – vilket innebär att det krävs färre ligandmolekyler för att trigga receptorn och dess resulterande beteendemodifiering.
"Denna studie visar att vårt koncept kan fungera, och det finns en mängd potentiella applikationer, " säger Dr Thom LaBean, en docent i materialvetenskap vid NC State och senior författare till en artikel som beskriver arbetet. "Till exempel, om vi identifierar de relevanta peptiderna, vi skulle kunna skapa plåster som sensibiliserar celler för att främja brosktillväxt på ena sidan av plåstret och bentillväxt på andra sidan. Detta kan användas för att påskynda läkning eller för att möjliggöra vävnadsteknik av biomedicinska implantat."
"Vad som är viktigt med detta är att det tillåter oss att vara extremt exakta när det gäller att kontrollera cellbeteende och genuttryck, säger Ronnie Pedersen, en Ph.D. student vid Duke University och huvudförfattare till tidningen. "Genom att kontrollera vilka peptider som finns på plåstret, vi kan påverka cellens aktivitet. Och genom att manipulera placeringen av plåstret, vi kan kontrollera var den aktiviteten äger rum."
Själva plåstret är gjord av DNA som forskare har programmerat att själv sätta ihop till flexibla, tvådimensionella ark. Arken själva innehåller molekyler som kallas biotin och streptavidin som tjänar till att hålla och organisera de peptider som används för att sensibilisera cellreceptorer.
"Dessa peptider kan binda till cellreceptorer och sensibilisera dem, utan att blockera interaktionen mellan receptorerna och deras målligander, " säger Pedersen. "Det är det som gör att det här tillvägagångssättet fungerar."
