Síntesis y caracterización de polímeros recombinantes para terapias génicas dirigidas

Abstract

La elastina, por sus propiedades elásticas y resistentes, es una de las proteínas naturales de mayor interés en la ciencia de los biomateriales. El análisis de su estructura reveló una relación entre dicha estructura y las cualidades físico-químicas de la molécula, lo que despertó el interés por la síntesis de polímeros recombinantes tipo elastina (ELR) obtenidos mediante ingeniería genética. Estos biopolímeros, caracterizados por su biocompatibilidad, son excelentes candidatos para llevar a cabo numerosas funciones como biomateriales en el campo de la Biomedicina. En este trabajo se ha diseñado, utilizando técnicas de Ingeniería genética, un nuevo gen recombinante que codifica para el polímero tipo elastina scFv(EpCAM)-VOK-H6, que podrá ser bioproducido en trabajos posteriores para estudiar su potencial como biomaterial en aplicaciones biomédicas. Para su síntesis, se han utilizado diferentes cepas de la bacteria Escherichia coli (E. coli) por su sencilla maquinaria de replicación y traducción de DNA. Por otra parte, se ha sintetizado y purificado el recombinámero tipo elastina scFv(P12)-VOK-H6 (también nombrado P12VOKH6), cuya estructura permite la formación de poliplexos estables capaces de albergar moléculas de DNA plasmídico terapéutico. Este polímero, por lo tanto, tiene un excelente potencial como biomaterial en aplicaciones biomédicas, en concreto en terapias anticancerígenas dirigidas. El mencionado polímero se ha caracterizado físico-químicamente mediante diferentes técnicas: electroforesis en gel de poliacrilamida (SDS-PAGE), espectroscopía de infrarrojo (FT-IR), espectrometría de masas (MALDI-TOF), dispersión dinámica de la luz (DLS), cromatografía en fase sólida de exclusión por tamaños, resonancia magnética nuclear (RMN) y análisis de aminoácidos por HPLC.

Elastin, due to its elastic and resistant properties, is one of the natural proteins of greatest interest in biomaterials science. Analysis of its structure revealed a correlation between this structure and the physicochemical properties of the molecule, which sparked interest in the synthesis of genetically engineered elastin-like recombinant polymers (ELR). These biopolymers, characterized by their biocompatibility, are excellent candidates to perform numerous functions as biomaterials in the field of biomedicine. In this project a new recombinant gene encoding for the elastin-like polymer scFv(EpCAM)-VOK-H6 was designed using genetic engineering techniques. This polymer can be bioproduced in subsequent work to study its potential as a biomaterial in biomedical applications. For its synthesis, different strains of E. coli bacteria were used due to their simple DNA replication and translation machinery. Moreover, the elastin-like recombinamer scFv(P12)-VOK-H6 (also named P12VOKH6), whose structure allows the formation of stable polyplexes capable of harboring therapeutic plasmid DNA molecules, was synthesized and purified. This polymer, therefore, has excellent potential as a biomaterial in biomedical applications, especially in targeted anticancer therapies. The polymer has been physico-chemically characterized by different techniques: sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE), Fourier transform infrared (FT-IR), mass spectrometry (MALDI-TOF), dynamic light scattering spectroscopy (DLS), nuclear magnetic resonance spectroscopy (NMR) and and amino acid analysis by HPLC.