Self-assembled nanostrukture formed using supramolecular polimeri 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 liječenje of this debilitating condition that severely impacts the quality of life and mental health of affected ljudi, as well as their family members and is a serious burden on health and social care system.
A leđna moždina ozljeda, često uzrokovana iznenadnim udarcem ili posjekotinom u kralježnicu, dovodi do trajnog gubitka snage, osjeta i funkcije ispod mjesta ozljede. Iako ne postoji dobro utvrđen lijek za takve ozljede, objavljeno je mnoštvo istraživačkih članaka kako bi se razumjela molekularna patologija ozljeda kralježnice i dali sugestije za regeneraciju zahvaćenog tkiva, čime se potiče funkcionalni oporavak i nakon toga omogućuje ljudima da vode produktivniji i neovisniji život. Napredak znanosti i tehnologije u razumijevanju molekularnih mehanizama koji leže u osnovi ozljede leđne moždine i sugestivnih terapijskih pristupa, uz rehabilitaciju i pomoćne uređaje, uvelike će pomoći u oporavku ljudi od tako akutnih ozljeda i pomoći im da vode više smislen život.
U nedavnom članku objavljenom u Science 11. studenog 2021., Alvarez i kolege testirali su supramolekularne polimere koji sadrže peptidne amfifile (PA), na mišjem modelu paralizirajuće ljudske ozljede leđne moždine (SCI)1. Ovi PA sadržavali su dva definitivna signala, prvi aktivira transmembranski receptor β1-integrin, a drugi aktivira osnovni receptor faktora rasta fibroblasta 2. Peptidni amfifili (PA) su male molekule koje sadrže hidrofobne komponente kovalentno povezane s nizom aminokiselina (peptida). Peptidni slijed može biti dizajniran tako da tvori β-listove, dok su ostaci koji su najudaljeniji od repa nabijeni da pospješuju topljivost i mogu sadržavati bioaktivnu sekvencu. Nakon otapanja u vodi, ovi PA podliježu formiranju β-lista i hidrofobnom kolapsu alifatskih repova i induciraju sklapanje molekula u supramolekularne jednodimenzionalne nanostrukture (npr. cilindrična nanovlakna s visokim aspektom ili vrpcama). Sastavljanje se obično inducira različitim koncentracijama, pH i uvođenjem dvovalentnih kationa2,3. Ove nanostrukture iznimno su važne za biomedicinske funkcije zbog svoje sposobnosti prikazivanja velike gustoće bioloških signala na svojoj površini za ciljanje ili aktiviranje puteva.
Stvaranjem mutacija u peptidnom slijedu u nesignalnoj, nebioaktivnoj domeni, uočeno je intenzivno supramolekularno kretanje unutar nanovlakna, čime se poboljšava oporavak od SCI. Mutacija s najvećom dinamikom rezultirala je ne samo ponovnim rastom aksona i mijelinizacijom, već je dovela i do stvaranja krvnih žila (revaskularizacije) i preživljavanja motornih neurona.
Ovi supramolekularni polimeri koji sadrže peptidne amfifile (PA) tako obećavaju da će pomoći ljudima da se oporave od SCI, koji mogu imati razorne učinke na život pacijenata, fizički i emocionalno. Nadalje, ove samosastavljive nanostrukture, izrađene od supramolekularnih polimera koji sadrže peptidne amfifile (PA), mogu se iskoristiti za različite biomedicinske primjene kao što su droga porođaj, regeneracija kostiju i smanjenje gubitka krvi tijekom unutarnjeg krvarenja.
***
Reference
- Álvarez Z., dr. 2021. Bioaktivne skele s poboljšanim supramolekularnim kretanjem potiču oporavak od ozljede leđne moždine. Znanost. Objavljeno 11. studenog 2021. Vol 374, Broj 6569. str. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptid-amfifilna nanovlakna: svestrana skela za pripremu materijala koji se sami sastavljaju. Proc. Natl. Akad. Sci. SAD 2002, 99, 5133–5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Ugađanje supramolekularne krutosti peptidnih vlakana kroz molekularnu strukturu. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6041–6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
