Gelé af edderkoppesilke åbner op for helt nye muligheder for drug delivery 

En ny stor opdagelse startede egentlig med et uheld.

I professor Anna Risings laboratorium på Karolinska Institutet i Sverige var forskere i færd med at lave lange fibertråde af edderkoppesilke.

Der er selvfølgelig lang vej igen, men det er lovende, at edderkoppesilkeproteinerne hurtigt danner en gelé ved kropstemperatur

Tina Arndt, ph.d.-studerende, Karolinska Institutet

Forskerne lavede forsøg med rekombinant edderkoppesilke, som de spandt til fibre med det formål at udvikle fibertråde til at lave for eksempel reb eller tekstiler. Fibertråde af edderkoppesilke er interessante, fordi de har nogle helt særlige egenskaber og er utroligt slidstærke, samtidig med at de er biologisk nedbrydelige.

I forsøget i laboratoriet gik tingene dog ikke så godt, som de kunne have gjort. Faktisk gik det helt galt, idet de kanyler, som indeholdt silkeproteinopløsningen, på uforklarlig vis blev ved med at stoppe til.

Det plejede de ikke at gøre, men det gjorde de pludselig. Forskerne kløede sig i hovedbunden.

»Så opdagede en af mine ph.d.-studerende, at opløsningen med edderkoppesilkeproteiner af en eller anden grund var blevet til en gelé. Da vi efterfølgende undersøgte årsagen, viste det sig, at en lampe havde stået for tæt på opløsningen og varmet den op. Det havde fået proteinerne til at danne den gelé, som stoppede kanylerne til,« forklarer Anna Rising.

Det skulle vise sig, at det mislykkede forsøg rummede et stort farmakologisk potentiale, og forskningen er nu publiceret i Nature Communications.

Analysere i stedet for at kassere

Da forsøget gik galt, var det selvfølgelig en mulighed at kassere forsøgene og starte forfra, men forskerne indså, at de måske stod med en ret unik opdagelse mellem hænderne.

I stedet for at kyle kanylerne i skraldespanden satte Anna Rising ph.d.-studerende Tina Arndt til at analysere på geléen. Analysen af geléen viste, hvad der var sket med edderkoppesilkeproteinerne.

»Normalt opfører edderkoppesilkeproteiner sig ordentligt og er meget stabile. Man kan også let producere dem i store mængder i bakterier. Vi kunne i vores analyser af geléen dog afsløre, at N-terminaldomænet af proteinet, som normalt er med til at gøre proteinet opløseligt, ændrede egenskaber ved 37 grader og i stedet formede fibriller, der lavede opløsningen af proteiner om til en gelé,« forklarer Anna Rising.

Normalt er N-terminaldomænet af edderkoppesilkeproteinet ansvarlig for, at proteinerne ikke klumper sammen i de kirtler, som edderkoppen spinner sin silke ud fra.

Edderkopper bliver også sjældent 37 grader varme, så det er ikke et problem. Desuden findes der i kirtlerne salt, som også modvirker gelédannelsen.

Omvendt rummer den opvarmede edderkoppesilkegelé nogle interessante medicinske muligheder, fordi den dannes ved menneskers normale kropstemperatur.

Satte proteiner fast i edderkoppesilkegelé

Forskerne udførte i deres undersøgelser derfor nogle forsøg, hvor de lavede et fusionsprotein af edderkoppesilkeproteinet og et protein, der fluorescerer grønt, ligesom de lavede et fusionsprotein af edderkoppesilkeproteinet og et protein, der benyttes i nukleotidmetabolismen.

Disse forsøg har vist, at det er muligt at få cellerne til at producere potentielle lægemidler, og at disse lægemidler diffunderer ud af geléen, hvor de kan have en effekt på omgivelserne

Anna Rising, professor, Karolinska Institutet

»Vi har at gøre med et protein, der kan produceres i store mængder i bakterier, og som er godt til at holde andre proteiner i opløsning. Samtidig ændrer det fuldkommen egenskaber, når det bliver varmet op, og vi har i vores forsøg vist, at de fusionerede proteiner stadig virker i geléen,« siger Anna Rising.

Hun uddyber, at geléen kan anvendes til hurtigt og enkelt af binde aktive proteiner fast i en hydrogel med høj densitet, idet edderkoppespindsproteiner laver et netværk af fibriller, som er dekoreret med aktive proteiner.

»Det kan være værdifuldt i processer, hvor man skal lave eksempelvis rene kemikalier,« forklarer Anna Rising.

Flere medicinske anvendelsesmuligheder

Anna Rising og Tina Arndt ser også nogle interessante biomedicinske muligheder i edderkoppesilkegeléen.

For det første kan man forestille sig, at man kan injicere en opløsning med edderkoppesilkeproteinet og et biologisk aktivt molekyle i kroppen, hvorefter edderkoppesilken danner en gelé lige der, hvor den er blevet injiceret.

Derfra kan geléen langsomt frigive det potentielle lægemiddel over tid og give en lokal effekt frem for en effekt i hele kroppen. Det kan også dreje sig om en infusion af en vækstfaktor.

»Der er selvfølgelig lang vej igen, men det er lovende, at edderkoppesilkeproteinerne hurtigt danner en gelé ved kropstemperatur. Desuden har andre forskere allerede tidligere har vist, at edderkoppesilke er veltolereret af menneskekroppen,« siger Tina Arndt.

En anden mulig anvendelse er at indkapsle hele celler i geléen og lade cellerne producere lægemidlet lige akkurat der i kroppen, hvor der er behov for det. Det kan også dreje sig om at lade cellerne vokse et specifikt sted i kroppen, hvilket blandt andet udnyttes i forbindelse med tissue engineering, hvor sigtet er at lave nyt væv til organer.

Forskerne er allerede nu i færd med at lave forsøg, hvor de indkapsler celler i geléen og får dem til at producere forskellige stoffer.

»Disse forsøg har vist, at det er muligt at få cellerne til at producere potentielle lægemidler, og at disse lægemidler diffunderer ud af geléen, hvor de kan have en effekt på omgivelserne. Lige nu er vi ved at lede efter partnere, som kan se et potentiale i at udforske nye anvendelsesmuligheder af vores opdagelse,« siger Anna Rising.