Immobilisation orientée du facteur de croissance de l'épiderme à des fins d'application en ingénierie tissulaire

Les implants générés par bio-ingénierie offrent des perspectives prometteuses en médecine régénératrice grâce, entre autre, au développement de supports mieux adaptés à la promotion de la régénération tissulaire. Plusieurs groupes de recherche ont d'ailleurs développé des techniques permettant d'immobiliser de manière non-orientée des protéines afin de promouvoir l'adhésion et la croissance cellulaire. Bien que des réponses cellulaires aient pu être observées, ces stratégies de couplage ne sont pas optimales en raison de la création de surfaces hétérogènes et de l'altération, dans de nombreux cas, de l'activité biologique des protéines ainsi greffées. Ces méthodes de fixation ont donc rapidement été remplacées par des stratégies favorisant le greffage orienté de protéines. Pour ce faire, il est nécessaire de leur adjoindre une étiquette (Fc ou polyhistidine), puis de faire interagir ces chimères avec un support adéquatement traité (protéines A/G ou ions métalliques). Récemment, une nouvelle approche basée sur l'interaction existant entre deux peptides, dénommés E coil et K coil, a été rapportée. Ces peptides synthétiques possèdent une forte affinité et une haute spécificité l'un pour l'autre et ont déjà été utilisés dans diverses applications en génie biomédical ou en biotechnologie (purification ou capture de protéines à la surface de biocapteurs). Ce système peptidique pourrait également être utilisé afin de permettre l'immobilisation orientée de protéines telles que des facteurs de croissance. Les protéines devront alors être étiquetées avec un peptide coil tandis que le support choisi devra présenter le peptide coil complémentaire préalablement greffé. Après une simple incubation, les protéines devraient être capables de se fixer de manière orientée à la surface du matériau via l'interaction coiled-coil ayant lieu entre les deux peptides.

Abstract

Bioengineered implants are becoming extremely promising with respect to the development of biocompatible scaffolds to promote and sustain tissue regeneration. Several research groups have developed methods for the non-oriented immobilization of growth factors (GF) with the ultimate goal of modulating cell growth and phenotype. Although unambiguous effects have been reported with randomly grafted ligands, these protocols suffer from several caveats such as the creation of heterogeneous surfaces on which protein bioactivity may be suboptimal. Consequently, new methods based on the interactions between affinity tags such as Fc or polyhistidine and solid supports, allowing for oriented protein immobilization are currently developed. Recently, a heterodimeric coiled-coil system formed by two de novo designed peptides (the E and K coils) has been characterized and demonstrated to be a promising tool for various biotechnology and biomedical applications such as protein capture and delivery due to the high affinity and the strong specificity that these two peptides have for each others. In this work, we have decided to take advantage of this coiled-coil system to specifically capture a coil-tagged growth factor, EGF, in an oriented fashion through its interaction with a surface on which the coil partner will be covalently immobilized. We selected EGF since this growth factor is known to have a major impact on cellular proliferation during wound healing mechanisms, which make it an excellent candidate for tissue engineering applications.