Vlastní montáž nanostruktury formed using supramolecular polymery containing peptide amphiphiles (PAs) containing bio active sequences have shown great results in mouse model of SCI and holds immense promise, in humans, for an effective léčba of this debilitating condition that severely impacts the quality of life and mental health of affected lidé, as well as their family members and is a serious burden on health and social care system.
A mícha poranění, často způsobené náhlým úderem nebo řezem do páteře, vede k trvalé ztrátě síly, citlivosti a funkce pod místem poranění. Ačkoli neexistuje žádný dobře zavedený lék na taková zranění, bylo publikováno velké množství výzkumných článků, které porozuměly molekulární patologii poranění páteře a přišly s návrhy na regeneraci postižené tkáně, čímž se podpoří funkční zotavení a následně umožní lidem vést produktivnější a nezávislejší život. Pokrok ve vědě a technologii porozumění molekulárním mechanismům, které jsou základem poranění míchy, a sugestivní terapeutické přístupy, kromě rehabilitačních a asistenčních zařízení, ujdou dlouhou cestu při zotavování lidí z takových akutních zranění a pomohou jim vést smysluplný život.
V nedávném článku publikovaném v Science dne 11. listopadu 2021 Alvarez a jeho kolegové testovali supramolekulární polymery obsahující peptidové amfifily (PA) na myším modelu paralyzujícího poškození lidské míchy (SCI).1. Tyto PA obsahovaly dva definitivní signály, první aktivuje transmembránový receptor β1-integrin a druhý aktivuje základní receptor fibroblastového růstového faktoru 2. Peptidové amfifily (PA) jsou malé molekuly, které obsahují hydrofobní složky kovalentně spojené s řetězcem aminokyselin (peptidů). Peptidová sekvence může být navržena tak, aby tvořila p-listy, zatímco zbytky nejvzdálenější od konce jsou nabity pro podporu rozpustnosti a mohou obsahovat bioaktivní sekvenci. Po rozpuštění ve vodě tyto PA podléhají tvorbě β-listu a hydrofobnímu kolapsu alifatických konců a indukují sestavení molekul do supramolekulárních jednorozměrných nanostruktur (např. válcová nebo pásková nanovlákna s vysokým poměrem stran). Sestavení je obvykle vyvoláno měnící se koncentrací, pH a zavedením dvojmocných kationtů2,3. Tyto nanostruktury jsou extrémně důležité pro biomedicínské funkce díky své schopnosti zobrazovat na svém povrchu vysokou hustotu biologických signálů pro zacílení nebo aktivaci drah.
Vytvořením mutací v peptidové sekvenci v nesignální, nebioaktivní doméně byl pozorován intenzivní supramolekulární pohyb uvnitř nanovláken, čímž se zlepšilo zotavení z SCI. Mutace s nejvyšší intenzivní dynamikou vedla nejen k opětovnému růstu axonu a myelinizaci, ale vedla také k tvorbě krevních cév (revaskularizaci) a přežití motorických neuronů.
Tyto supramolekulární polymery obsahující peptidové amfifily (PA) tak mají velký příslib v pomoci lidem zotavit se z SCI, což může mít zničující účinky na životy pacientů, jak fyzicky, tak emocionálně. Kromě toho lze tyto samosestavující nanostruktury, vyrobené ze supramolekulárních polymerů obsahujících peptidové amfifily (PA), využít pro různé biomedicínské aplikace, jako je např. droga porod, regeneraci kostí a snížení krevních ztrát při vnitřním krvácení.
***
Reference
- Álvarez Z., et al 2021. Bioaktivní lešení se zvýšeným supramolekulárním pohybem podporuje zotavení po poranění míchy. Věda. Publikováno 11. listopadu 2021. Vol 374, Issue 6569. S. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptid-amfifilní nanovlákna: Všestranné lešení pro přípravu materiálů pro vlastní montáž. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 2002, 99, 5133–5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Ladění supramolekulární tuhosti peptidových vláken prostřednictvím molekulární struktury. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6041–6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
