_ Mucusul artificial identifică linkul la formarea tumorii

În timpul sezonului de răceală și gripă, excesul de mucus este un simptom comun, neplăcut al bolii, dar substanța alunecoasă este esențială pentru sănătatea umană. Pentru a înțelege mai bine numeroasele sale roluri, cercetătorii au sintetizat componenta majoră a mucusului, proteinele acoperite cu zahăr numite mucine, și au descoperit că schimbarea mucinelor celulelor sănătoase pentru a le asemăna cu cele ale celulelor canceroase a făcut ca celulele sănătoase să acționeze mai asemănător cancerului.

Cercetatorul și-a prezentat rezultatele la reuniunea de primăvară a Societății Americane de Chimie (ACS).

„De sute de ani, mucusul a fost considerat un material rezidual sau doar o simplă barieră”, spune Jessica. Kramer, profesor de inginerie biomedicală care a condus studiul. Și într-adevăr, servește ca o barieră, reglând transportul moleculelor mici și particulelor către celulele epiteliale subiacente care căptușesc tractul respirator și digestiv. Dar face și mult mai mult.

Studiile arată că mucusul și mucinele sunt biologic active, jucând roluri în imunitate, comportamentul celular și apărarea împotriva agenților patogeni și a cancerului. Echipa lui Kramer de la Universitatea din Utah, de exemplu, a descoperit recent că zaharurile specifice atașate mucinelor au inhibat infecția cu coronavirus în cultura celulară.

„O parte a provocării studierii mucusului și a mucinelor în general este că au destul de o varietate de structuri de proteine”, explică Kramer. Deși oamenii au peste 20 de gene de mucină, acele gene sunt exprimate diferit în țesuturi diferite și sunt îmbinate pentru a genera o serie de proteine. În plus, celulele modifică acele proteine ​​în nenumărate moduri cu diferite zaharuri pentru a satisface nevoile organismului.

Complicând imaginea, factorii genetici singuri nu determină compoziția mucinei. Factorii dietetici și de mediu pot influența, de asemenea, ce zaharuri se atașează de aceste proteine. Astfel, compoziția mucusului poate varia semnificativ de la persoană la persoană, de la o zi la alta și de la țesut la țesut, ceea ce face dificilă identificarea efectelor biologice ale oricărei mucine date.

Pentru a studia proprietățile mucinei. , cercetătorii pot colecta mucus de la animale în abatoare, spune Kramer. „Dar, în cele din urmă, este destul de intensivă în muncă și dificil de purificat. Și în procesul de recoltare, de obicei, proprietățile lipicioase și lipicioase sunt perturbate.”

Ca alternativă, mucinele pot fi achiziționate de pe piață. -raft, explică Kramer. Dar, deoarece variabilitatea de la lot la lot poate duce la probleme cu reproductibilitatea experimentală, sunt necesare metode pentru a produce fiabil mucine sintetice la scară și la un preț rezonabil.

În absența unei metode genetice simple pentru a produce individual mucine, laboratorul lui Kramer a combinat chimia sintetică și enzimele bacteriene pentru a genera polipeptidele de bază și apoi adaugă selectiv zaharuri pentru a crea mucine sintetice unice.

Acest lucru le permite cercetătorilor să testeze proprietățile fizice, chimice și biologice ale tipurilor individuale de moleculele de mucină și identifică impactul schimbării zaharurilor individuale sau secvențelor de proteine.

Kramer, împreună cu laboratorul colaboratorului Jody Rosenblatt de la King's College din Londra, aplică mucinele echipei sale la problemele legate de biologia cancerului. În special, oamenii de știință explorează influența mucinelor asupra stadiilor incipiente ale formării tumorii.

Studii anterioare din alte laboratoare au arătat că mucinele încorporate pe suprafața celulelor canceroase promovează metastaza, răspândirea cancerului la alte țesuturi din organism. Aceste mucine pot ajuta, de asemenea, celulele canceroase să evite apărarea sistemului imunitar prin blocarea activării celulelor imune.

„Construim mucine sintetice pentru a înțelege modul în care aspectele chimice ale acestor proteine ​​afectează comportamentul celulelor canceroase”, explică Kramer. „Nu a fost posibil să studiem aceste lucruri înainte, deoarece nu putem controla proprietățile moleculare ale mucinelor folosind metode tradiționale genetice și biochimice.”

În mod normal, pe măsură ce celulele epiteliale necanceroase cresc, ele se înghesuie. împreună, unele fiind eliminate din stratul epitelial pentru a menține o structură tisulară consistentă și stabilă. Când echipa lui Kramer a proiectat celulele astfel încât să aibă o suprafață voluminoasă bogată în mucină, similară cu cea a celulelor canceroase, celulele s-au oprit din extrudare în mod normal și s-au îngrămădit, formând ceea ce părea începutul tumorilor.

Kramer se grăbește să facă rețineți, totuși, că echipa ei nu a determinat dacă genetica celulelor s-a schimbat, așa că încă nu pot afirma definitiv dacă celulele sănătoase au fost transformate în celule canceroase. Aceste studii sunt în desfășurare.

Perspectivele vor fi esențiale pentru dezvoltarea unor posibile tratamente împotriva cancerului care vizează mucinele, deoarece vor ajuta la evidențierea părților moleculelor de mucină sunt cele mai importante pentru formarea tumorii.

p>Oamenii de știință au încercat să creeze terapii care vizează mucină de zeci de ani, dar acest lucru nu a funcționat bine, în parte pentru că grupurile de zahăr de pe molecule nu au fost luate în considerare pe deplin, spune Kramer.

„Pentru un vaccin, nu putem lua în considerare doar secvența proteinelor, deoarece nu așa arată molecula pentru sistemul imunitar. În schimb, atunci când o celulă imunitară se lovește de suprafața unei celule canceroase, va vedea mai întâi zaharurile, nu. coloana vertebrală proteică”. Deci, ea crede că un vaccin eficient va trebui să vizeze acele zaharuri mucine.

Dincolo de cancer, capacitatea de a modifica în mod fiabil secvența proteinelor și zaharurile și de a produce cantități scalabile de mucine sintetice oferă oportunități de a dezvolta aceste molecule ca anti- infecțioase, probiotice și terapii pentru a sprijini sănătatea reproductivă și a femeilor, spune Kramer.

(Fluierul)