Do samodzielnego montażu nanostruktury utworzone przy użyciu supramolekularnego polimery zawierające amfifile peptydowe (PA) zawierające bioaktywne sekwencje dały doskonałe wyniki w mysim modelu SCI i są niezwykle obiecujące u ludzi w zakresie skutecznego leczenia leczenie tej wyniszczającej choroby, która poważnie wpływa na jakość życia i zdrowie psychiczne osób nią dotkniętych ludzie, a także członków ich rodzin i stanowi poważne obciążenie dla systemu opieki zdrowotnej i społecznej.
A rdzeń kręgowy uraz, często spowodowany nagłym uderzeniem lub przecięciem kręgosłupa, prowadzi do trwałej utraty siły, czucia i funkcji poniżej miejsca urazu. Chociaż nie ma dobrze ugruntowanego lekarstwa na takie urazy, opublikowano mnóstwo artykułów naukowych, aby zrozumieć patologię molekularną urazów kręgosłupa i zaproponować regenerację dotkniętej tkanki, promując w ten sposób odzyskiwanie funkcji, a następnie umożliwiając ludziom prowadzenie bardziej produktywne i niezależne życie. Postęp w nauce i technologii w zrozumieniu mechanizmów molekularnych leżących u podstaw urazu rdzenia kręgowego oraz sugestywne podejścia terapeutyczne, oprócz rehabilitacji i urządzeń wspomagających, znacznie przyczynią się do powrotu do zdrowia ludzi z tak ostrych urazów i pomogą im prowadzić bardziej sensowne życie.
W niedawnym artykule opublikowanym w Science 11 listopada 2021 r. Alvarez i współpracownicy przetestowali supramolekularne polimery zawierające amfifile peptydowe (PA) w mysim modelu paraliżującego uszkodzenia ludzkiego rdzenia kręgowego (SCI).1. Te PA zawierały dwa definitywne sygnały, pierwszy aktywuje transbłonowy receptor integryny β1, a drugi aktywuje podstawowy receptor czynnika wzrostu 2 fibroblastów. Amfifile peptydowe (PA) to małe cząsteczki, które zawierają składniki hydrofobowe kowalencyjnie połączone z ciągiem aminokwasów (peptydów). Sekwencję peptydową można zaprojektować tak, aby tworzyła β-kartki, podczas gdy reszty najdalej od ogona są naładowane, aby promować rozpuszczalność i mogą zawierać sekwencję bioaktywną. Po rozpuszczeniu w wodzie te PA ulegają tworzeniu arkuszy β i hydrofobowego rozpadu ogonów alifatycznych i indukują łączenie się cząsteczek w supramolekularne jednowymiarowe nanostruktury (np. cylindryczne lub wstęgowe nanowłókien o wysokim współczynniku kształtu). Złożenie jest zwykle wywoływane przez różne stężenia, pH i wprowadzenie kationów dwuwartościowych2,3. Te nanostruktury są niezwykle ważne dla funkcji biomedycznych ze względu na ich zdolność do wyświetlania na ich powierzchni sygnałów biologicznych o dużej gęstości w celu ukierunkowania lub aktywacji ścieżek.
Poprzez tworzenie mutacji w sekwencji peptydowej w niesygnalizującej, niebioaktywnej domenie zaobserwowano intensywny ruch supramolekularny w obrębie nanowłókien, tym samym poprawiając regenerację po SCI. Mutacja o największej dynamice spowodowała nie tylko odrost i mielinizację aksonów, ale także doprowadziła do powstania naczyń krwionośnych (rewaskularyzacji) i przeżycia neuronów ruchowych.
Te supramolekularne polimery zawierające amfifile peptydowe (PA) są zatem bardzo obiecujące w pomaganiu ludziom w powrocie do zdrowia po SCI, które mogą mieć niszczący wpływ na życie pacjentów, zarówno fizycznie, jak i emocjonalnie. Ponadto te samoorganizujące się nanostruktury, wykonane z supramolekularnych polimerów zawierających amfifile peptydowe (PA), mogą być wykorzystywane do różnych zastosowań biomedycznych, takich jak lek poród, regeneracja kości i zmniejszenie utraty krwi podczas krwawienia wewnętrznego.
***
Referencje
- Álvarez Z., i wsp 2021. Bioaktywne rusztowania o zwiększonym ruchu supramolekularnym wspomagają powrót do zdrowia po urazie rdzenia kręgowego. Nauka. Opublikowany 11 listopada 2021. Vol 374, Issue 6569. s. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Nanowłókna peptydowo-amfifilowe: wszechstronne rusztowanie do przygotowania materiałów samoorganizujących się. Proc. Natl. Acad. Nauka. USA 2002, 99, 5133–5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Tuning supramolekularnej sztywności włókien peptydowych poprzez strukturę molekularną. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6041–6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
