정렬된 펩타이드 '국수'로 실험실에서 생물학적 조직 배양 가능

라이스 대학(Rice University)과 휴스턴 대학(University of Houston)의 화학자와 생명공학자 팀은 인체 외부에서 생물학적 조직을 성장시키는 데 사용할 수 있는 생체재료를 만드는 작업에서 중요한 이정표를 달성했습니다. 정렬된 나노섬유 하이드로겔을 생성하는 새로운 제조 공정의 개발은 부상 후 조직 재생에 대한 새로운 가능성을 제공하고 동물을 사용하지 않고 치료 약물 후보를 테스트할 수 있는 방법을 제공할 수 있습니다.

화학 및 생명공학 교수인 Jeffrey Hartgerink가 이끄는 연구팀은 근육과 신경 조직의 정렬된 구조를 모방하는 펩타이드 기반 하이드로겔을 개발했습니다. 정렬은 조직의 기능에 매우 중요하지만 개별 세포를 정렬해야 하므로 실험실에서 재현하기 어려운 기능입니다.

10년 넘게 팀은 나노섬유로 자가 조립되는 다중 도메인 펩타이드(MDP)를 설계해 왔습니다. 이는 나노 규모의 거미줄처럼 신체에서 자연적으로 발견되는 섬유질 단백질과 유사합니다.

온라인에 게재되고 저널 표지에 실린 최신 연구에서 ACS나노, 연구원들은 정렬된 MDP 나노섬유 “국수”를 생성하는 새로운 방법을 발견했습니다. 먼저 펩타이드를 물에 녹인 다음 염분 용액으로 압출함으로써 세포보다 작은 밧줄의 꼬인 가닥처럼 정렬된 펩타이드 나노섬유를 만들 수 있었습니다. 용액 내 이온 또는 염의 농도를 높이고 과정을 반복함으로써 나노섬유의 정렬이 더욱 향상되었습니다.

“우리의 연구 결과는 우리의 방법이 원하는 방향으로 세포 성장을 효과적으로 안내하는 정렬된 펩타이드 나노섬유를 생산할 수 있다는 것을 보여줍니다.”라고 최근 박사 학위를 받은 주요 저자인 Adam Farsheed는 설명했습니다. Rice 대학에서 생명공학을 전공했습니다. “이것은 재생 의학 응용을 위한 기능성 생물학적 조직을 만드는 데 중요한 단계입니다.”

연구의 주요 발견 중 하나는 예상치 못한 발견이었습니다. 즉, 펩타이드 나노섬유의 정렬이 너무 강하면 세포가 더 이상 정렬되지 않는다는 것입니다. 추가 조사를 통해 세포가 정렬을 인식하려면 펩타이드 나노섬유를 “당길” 수 있어야 한다는 사실이 밝혀졌습니다. 나노섬유가 너무 단단하면 세포가 이 힘을 발휘할 수 없고 원하는 구성으로 배열되지 못합니다.

Hartgerink는 “세포 행동에 대한 이러한 통찰력은 조직 공학 및 생체 재료 설계에 더 광범위한 영향을 미칠 수 있습니다.”라고 말했습니다. “세포가 나노 규모에서 이러한 물질과 어떻게 상호 작용하는지 이해하면 조직을 구축하기 위한 보다 효과적인 전략으로 이어질 수 있습니다.”

Rice의 추가 연구 공동 저자로는 화학과 Ph.D. 졸업생 Tracy Yu와 Carson Cole, 대학원생 Joseph Swain, 학부 연구원 Adam Thomas. 생명공학 학부 연구원 Jonathan Makhoul, 대학원생 Eric Garcia Huitron, K. Jane Grande-Allen 교수도 이 연구의 공동 저자였습니다. 휴스턴 대학의 연구팀에는 박사 학위가 포함되어 있습니다. 학생 Christian Zevallos-Delgado, 연구 조교 Sajede Saeidifard, 연구 조교수 Manmohan Singh 및 공학 교수 Kirill Larin.

이 연구는 국립보건원(R01DE021798, R01EY022362, R01HD095520, R01EY030063), 국립과학재단(2129122), 국립과학재단 대학원 연구 펠로우십 프로그램 및 웰치 재단(C-2141)의 보조금으로 부분적으로 지원되었습니다. . 이 보도 자료의 내용은 전적으로 저자의 책임이며 자금 지원 기관의 공식 견해를 반드시 대변하는 것은 아닙니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240503172632.htm