Muckis aus dem Reagenzglas
Synthetisches Muskelmaterial könnte Wundheilung fördern
Ein künstlich hergestelltes Biomaterial dürfte die Heilung verletzter Muskeln beschleunigen. Das von einem kanadischen Forscherteam aus einem synthetischen Eiweiß erzeugte Gewebe bildet eine Art Gerüst, das das Zusammenwachsen verletzter Muskelfasern erleichtert. Die neu entwickelte Substanz besitzt den Vorteil, dass sie gleichzeitig elastisch, reißfest und biologisch abbaubar ist.
ANZEIGE
Die Wissenschaftler um Hongbin Li von der University of British Columbia in Vancouverstellten zunächst aus einer Gensequenz der Taufliege Drosophila melanogaster ein synthetisches Protein her, das die Molekülstruktur des Riesenmoleküls Titin nachahmt. Titin ist neben Aktin und Myosin einer der wichtigsten Bestandteile der menschlichen Muskulatur. Während Aktin und Myosin bei der Muskelkontraktion eine wichtige Rolle spielen, sorgt Titin für die Ruhespannung der Muskulatur und verleiht den Muskeln Stabilität und Elastizität.
Um ein Protein mit ähnlichen Eigenschaften wie Titin zu erzeugen, kombinierten Li und sein Team stark gefaltete Abschnitte eines Proteins, die so genannten GB1-Abschnitte, mit dem wenig gefalteten Eiweiß Resilin. Dieses ist ein sehr elastisches, gummiartiges Protein, das sich bis auf seine dreifache Länge ausdehnen lässt, ohne zu reißen. Anschließend verbanden die Forscher die einzelnen Proteine zu einem soliden, dehnbaren Biomaterial und testeten in einer Reihe von Messungen die mechanischen Eigenschaften der neuartigen Substanz.
Dabei zeigte sich, dass das synthetische Material ähnliche Eigenschaften wie das natürliche Titin besitzt. „Bei geringer Belastung verhält es sich wie eine sehr elastische Feder, während es bei hoher Belastung wie eine Art Stoßdämpfer wirkt“, schreiben Li und sein Team. „Eine besonders günstige Eigenschaft des künstlichen Muskelmaterials ist, dass es bei hoher Belastung nicht reißt, sondern Spannung abfängt.“
Daher könnte das synthetische Titin in Zukunft als eine Art Gerüst eingesetzt werden, das die Heilung verletzter Muskeln beschleunigt. „Unter normalen biologischen Bedingungen heilen Gewebsverletzungen, die größer als ein Zentimeter sind, nicht von alleine zusammen“, erläutert Dan Dudek, einer der Koautoren der neuen Studie. „Das neue Biomaterial könnte eine robuste und gleichzeitig dehnbare Grundstruktur darstellen, die es neuem Gewebe ermöglicht, die Wunde zu schließen.“ Ein weiterer Vorteil des künstlichen Muskelgewebes ist, dass es vollständig biologisch abbaubar ist. Somit würde sich das Heilungsgitter mit der Zeit auflösen, ohne irgendwelche Spuren zu hinterlassen.
Allerdings ist es bislang noch relativ aufwändig, das neuartige Biomaterial in großen Mengen zu produzieren. Im nächsten Schritt wollen die Wissenschaftler daher untersuchen, wie sich der Herstellungsprozess technisch verbessern lässt.
Hongbin Li (University of British Columbia, Vancouver) et al.: Nature, doi: 10.1038/nature09024
ddp/wissenschaft.de – Christine Amrhein
