Selvsamlet nanostrukturer dannet ved hjælp af supramolekylært polymerer indeholdende peptidamfifiler (PA'er), der indeholder bioaktive sekvenser, har vist gode resultater i musemodeller af SCI og har et enormt løfte, hos mennesker, for en effektiv behandling af denne invaliderende tilstand, der alvorligt påvirker de berørte livskvalitet og mentale sundhed mennesker, såvel som deres familiemedlemmer og er en alvorlig belastning for sundheds- og socialvæsenet.
A rygrad skade, ofte forårsaget af et pludseligt slag eller snit i rygsøjlen, fører til permanent tab af styrke, følelse og funktion under skadestedet. Selvom der ikke findes nogen veletableret kur mod sådanne skader, er der publiceret et væld af forskningsartikler for at forstå rygmarvsskadernes molekylære patologi og komme med forslag til at regenerere det berørte væv og derved fremme funktionel restitution og efterfølgende give folk mulighed for at lede et mere produktivt og selvstændigt liv. Fremskridtet inden for videnskab og teknologi med at forstå de molekylære mekanismer, der ligger til grund for rygmarvsskaden og suggestive terapeutiske tilgange, ud over rehabilitering og hjælpemidler, vil gå langt i at komme mennesker fra sådanne akutte skader og hjælpe dem til at lede en mere meningsfuldt liv.
I en nylig artikel offentliggjort i Science den 11. november 2021 testede Alvarez og kolleger supramolekylære polymerer indeholdende peptidamfifiler (PA'er) i en musemodel af lammende menneskelig rygmarvsskade (SCI)1. Disse PA'er indeholdt to definitive signaler, den første aktiverer den transmembrane receptor β1-integrin og en anden aktiverer den grundlæggende fibroblast vækstfaktor 2 receptor. Peptidamfifiler (PA'er) er små molekyler, der indeholder hydrofobe komponenter, der er kovalent bundet til en streng af aminosyrer (peptider). Peptidsekvensen kan designes til at danne β-sheets, mens resterne længst væk fra halen lades for at fremme opløselighed og kan indeholde en bioaktiv sekvens. Ved opløsning i vand gennemgår disse PA'er β-sheet-dannelse og hydrofobisk kollaps af de alifatiske haler og inducerer samling af molekylerne til supramolekylære endimensionelle nanostrukturer (f.eks. cylindriske eller båndlignende nanofibre med højt aspektforhold). Samling induceres sædvanligvis ved at variere koncentration, pH og indføring af divalente kationer2,3. Disse nanostrukturer er ekstremt vigtige for biomedicinske funktioner på grund af deres evne til at vise en høj tæthed af biologiske signaler på deres overflade for at målrette eller aktivere veje.
Ved at skabe mutationer i peptidsekvensen i det ikke-signalerende, ikke-bioaktive domæne, blev intens supramolekylær bevægelse i nanofibrene observeret, hvilket forbedrede restitutionen fra SCI. Mutationen med den højeste intense dynamik resulterede ikke kun i aksongenvækst og myelinisering, men førte også til blodkardannelse (revaskularisering) og motorneuronoverlevelse.
Disse supramolekylære polymerer, der indeholder peptid-amfifiler (PA'er), har således et stort løfte om at hjælpe folk med at komme sig fra SCI'er, som kan have ødelæggende virkninger på patienternes levede, både fysisk og følelsesmæssigt. Ydermere kan disse selvsamlende nanostrukturer, fremstillet af supramolekylære polymerer indeholdende peptidamfifiler (PA'er), udnyttes til forskellige biomedicinske anvendelser som f.eks. medicin levering, knogleregenerering og faldende blodtab under indre blødninger.
***
Referencer
- Álvarez Z., et al 2021. Bioaktive stilladser med forbedret supramolekylær bevægelse fremmer restitution efter rygmarvsskade. Videnskab. Udgivet 11. nov 2021. Bind 374, hæfte 6569. s. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptid-amfifile nanofibre: et alsidigt stillads til fremstilling af selvsamlende materialer. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 5133– 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Tuning af supramolekylær stivhed af peptidfibre gennem molekylær struktur. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 6041– 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
){kind=link}