计算机设计的蛋白质引导干细胞形成血管

研究人员利用计算机设计的蛋白质，现已证明他们能够在实验室中引导人类干细胞形成新血管。再生医学的这一里程碑为修复受损的心脏、肾脏和其他器官带来了新的希望。

华盛顿大学医学院的科学家领导了该项目。他们的研究成果于6月10日发表在《细胞》杂志上。

“无论是心脏病发作、糖尿病还是自然衰老过程，我们体内的组织都会积累损伤。修复部分损伤的一种方法可能是在需要恢复健康血液供应的区域促进新血管的形成，”这项研究的资深作者HanneleRuohola-Baker说。她是华盛顿大学医学院的生物化学教授，也是华盛顿大学医学院干细胞和再生医学研究所的副主任。

生长因子在组织发育、伤口愈合和癌症中发挥着关键作用。通过与细胞外部的受体结合，这些分子会推动细胞内部的变化。几十年来，研究人员一直试图将天然生长因子重新用作再生药物，但收效甚微，但由于不精确，许多实验性治疗都失败了。

“我们着手创建定制蛋白质，以极其精确的方式与细胞生长因子受体结合。当我们在实验室中制造这些分子并用它们治疗人类干细胞时，我们看到不同类型的血管根据我们使用的蛋白质而发育。这是一个全新的控制水平，”这项研究的主要作者、华盛顿大学医学科学家培训计划的新毕业生娜塔莎·埃德曼解释说。

研究人员利用计算机设计了环状蛋白质，每个蛋白质最多可靶向8个成纤维细胞生长因子受体。他们发现，通过改变环的大小和其他蛋白质特性，他们可以控制干细胞在实验室条件下的成熟方式。

由此产生的血管网络功能齐全且成熟。它们形成管状，划伤后可愈合，并按预期从周围环境中吸收营养。当移植到小鼠体内时，这些微小的人类血管网在三周内就与动物的循环系统建立了连接。

“这项研究表明，可以通过设计创造出具有精妙生物功能的定制蛋白质。这将有助于科学家了解生物学并最终预防和修复疾病，”资深作者、霍华德休斯医学研究所研究员、生物化学教授、华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所所长大卫贝克说。

“我们决定首先专注于构建血管，但同样的技术应该适用于许多其他类型的组织。这开辟了研究组织发育的新方法，并可能带来一类用于治疗脊髓损伤和其他目前尚无良好治疗选择的疾病的新型药物，”该研究的主要作者、华盛顿大学生物工程博士候选人AshishPhal说道。

这项研究是在华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所和干细胞与再生医学研究所进行的，合作者来自纽约大学医学院、德黑兰医科大学、耶鲁大学医学院、布罗特曼巴蒂精准医学研究所和艾伦细胞谱系追踪发现中心。