Vlastnoručne zostavené nanoštruktúry vytvorené pomocou supramolekulárnych polyméry obsahujúce peptidové amfifily (PA) obsahujúce bioaktívne sekvencie preukázali skvelé výsledky na myšom modeli SCI a majú obrovský prísľub u ľudí na efektívnu liečba tohto vyčerpávajúceho stavu, ktorý vážne ovplyvňuje kvalitu života a duševné zdravie postihnutých ľudia, ako aj ich rodinných príslušníkov a je vážnou záťažou pre systém zdravotnej a sociálnej starostlivosti.
A miecha poranenie, často spôsobené náhlym úderom alebo rezom do chrbtice, vedie k trvalej strate sily, citlivosti a funkcie pod miestom poranenia. Aj keď na takéto zranenia neexistuje žiadny dobre zavedený liek, bolo publikovaných množstvo výskumných článkov na pochopenie molekulárnej patológie poranení chrbtice a navrhnutie návrhov na regeneráciu postihnutého tkaniva, čím sa podporí funkčné zotavenie a následne sa ľuďom umožní viesť produktívnejší a nezávislejší život. Pokrok vo vede a technike pochopenia molekulárnych mechanizmov, ktoré sú základom poranenia miechy, a sugestívnych terapeutických prístupov, okrem rehabilitačných a asistenčných zariadení, povedie dlhú cestu pri zotavovaní ľudí z takýchto akútnych zranení a pomôže im viesť zmysluplný život.
V nedávnom článku publikovanom v Science 11. novembra 2021 Alvarez a jeho kolegovia testovali supramolekulárne polyméry obsahujúce peptidové amfifily (PA) na myšom modeli paralyzujúceho poškodenia ľudskej miechy (SCI).1. Tieto PA obsahovali dva definitívne signály, prvý aktivuje transmembránový receptor β1-integrín a druhý aktivuje základný receptor fibroblastového rastového faktora 2. Peptidové amfifily (PA) sú malé molekuly, ktoré obsahujú hydrofóbne zložky kovalentne spojené s reťazcom aminokyselín (peptidov). Peptidová sekvencia môže byť navrhnutá tak, aby tvorila p-listy, zatiaľ čo zvyšky najvzdialenejšie od konca sú nabité na podporu rozpustnosti a môžu obsahovať bioaktívnu sekvenciu. Po rozpustení vo vode tieto PA podliehajú tvorbe β-listu a hydrofóbnemu kolapsu alifatických chvostov a indukujú zostavenie molekúl do supramolekulárnych jednorozmerných nanoštruktúr (napr. valcové alebo páskovité nanovlákna s vysokým pomerom strán). Zostavenie je zvyčajne vyvolané meniacou sa koncentráciou, pH a zavedením dvojmocných katiónov2,3. Tieto nanoštruktúry sú mimoriadne dôležité pre biomedicínske funkcie vďaka ich schopnosti zobrazovať na svojom povrchu vysokú hustotu biologických signálov na zacielenie alebo aktiváciu dráh.
Vytvorením mutácií v peptidovej sekvencii v nesignalizačnej, nebioaktívnej doméne sa pozoroval intenzívny supramolekulárny pohyb v nanovláknách, čím sa zlepšila regenerácia z SCI. Mutácia s najvyššou intenzívnou dynamikou viedla nielen k opätovnému rastu axónov a myelinizácii, ale viedla aj k tvorbe krvných ciev (revaskularizácii) a prežitiu motorických neurónov.
Tieto supramolekulárne polyméry obsahujúce peptidové amfifily (PA) sú teda veľkým prísľubom pri pomoci ľuďom zotaviť sa z SCI, čo môže mať zničujúce účinky na životy pacientov, fyzicky aj emocionálne. Okrem toho sa tieto samoskladajúce nanoštruktúry, vyrobené zo supramolekulárnych polymérov obsahujúcich peptidové amfifily (PA), môžu využiť na rôzne biomedicínske aplikácie, ako napr. droga pôrod, regeneráciu kostí a zníženie straty krvi pri vnútornom krvácaní.
***
Referencie
- Álvarez Z., et al 2021. Bioaktívne lešenia so zvýšeným supramolekulárnym pohybom podporujú zotavenie po poranení miechy. Veda. Publikované 11. novembra 2021. Vol 374, Issue 6569. S. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptidovo-amfifilné nanovlákna: Všestranné lešenie na prípravu samoskladacích materiálov. Proc. Natl. Akad. Sci. USA 2002, 99, 5133 – 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Ladenie supramolekulárnej tuhosti peptidových vlákien prostredníctvom molekulárnej štruktúry. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6041 – 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
