Zelf-geassembleerde nanostructuren gevormd met behulp van supramoleculaire polymeren die peptide-amfifielen (PA's) bevatten die bio-actieve sequenties bevatten, hebben geweldige resultaten opgeleverd in het muismodel van SCI en houden een enorme belofte in, bij mensen, voor een effectieve behandeling van deze slopende aandoening die ernstige gevolgen heeft voor de kwaliteit van leven en geestelijke gezondheid van getroffen mensen, evenals hun familieleden, en vormt een ernstige belasting voor het gezondheids- en sociale zorgstelsel.
A spinal cord letsel, vaak veroorzaakt door een plotselinge slag of snee in de wervelkolom, leidt tot permanent verlies van kracht, gevoel en functie onder de plaats van het letsel. Hoewel er geen gevestigde remedie is voor dergelijke verwondingen, is er een overvloed aan onderzoeksartikelen gepubliceerd om de moleculaire pathologie van de ruggengraatverwondingen te begrijpen en met suggesties te komen om het aangetaste weefsel te regenereren, waardoor functioneel herstel wordt bevorderd en mensen vervolgens kunnen leiden een productiever en onafhankelijker leven. De vooruitgang in wetenschap en technologie in het begrijpen van de moleculaire mechanismen die ten grondslag liggen aan ruggenmergletsel en suggestieve therapeutische benaderingen, naast revalidatie en hulpmiddelen, zullen een grote bijdrage leveren aan het herstel van mensen van dergelijke acute verwondingen en hen helpen om een meer Zinvol leven.
In een recent artikel gepubliceerd in Science op 11 november 2021, testten Alvarez en collega's supramoleculaire polymeren die peptide-amfifielen (PA's) bevatten in een muismodel van verlammend menselijk ruggenmergletsel (SCI)1. Deze PA's bevatten twee definitieve signalen, de eerste activeert de transmembraanreceptor β1-integrine en een tweede activeert de basische fibroblastgroeifactor 2-receptor. Peptide-amfifielen (PA's) zijn kleine moleculen die hydrofobe componenten bevatten die covalent zijn gekoppeld aan een reeks aminozuren (peptiden). De peptidesequentie kan worden ontworpen om β-sheets te vormen, terwijl de residuen die het verst van de staart verwijderd zijn, worden geladen om de oplosbaarheid te bevorderen en een bioactieve sequentie kunnen bevatten. Na oplossen in water ondergaan deze PA's β-sheetvorming en hydrofobe ineenstorting van de alifatische staarten en induceren ze assemblage van de moleculen tot supramoleculaire eendimensionale nanostructuren (bijv. cilindrische of lintachtige nanovezels met een hoge aspectverhouding). Assemblage wordt meestal veroorzaakt door variërende concentratie, pH en introductie van tweewaardige kationen2,3. Deze nanostructuren zijn uiterst belangrijk voor biomedische functies vanwege hun vermogen om een hoge dichtheid aan biologische signalen op hun oppervlak weer te geven voor het richten of activeren van routes.
Door mutaties te creëren in de peptidesequentie in het niet-signalerende, niet-bioactieve domein, werd intense supramoleculaire beweging in de nanovezels waargenomen, waardoor het herstel van SCI werd verbeterd. De mutatie met de hoogste intense dynamiek resulteerde niet alleen in hergroei van axonen en myelinisatie, maar leidde ook tot bloedvatvorming (revascularisatie) en overleving van motorneuronen.
Deze supramoleculaire polymeren die peptide-amfifielen (PA's) bevatten, zijn dus veelbelovend om mensen te helpen herstellen van SCI's, die verwoestende effecten kunnen hebben op het leven van de patiënten, zowel fysiek als emotioneel. Bovendien kunnen deze zelfassemblerende nanostructuren, gemaakt van supramoleculaire polymeren die peptide-amfifielen (PA's) bevatten, worden gebruikt voor verschillende biomedische toepassingen zoals drug bevalling, botregeneratie en afnemend bloedverlies tijdens inwendige bloedingen.
***
Referenties
- lvarez Z., c.s. 2021. Bioactieve steigers met verbeterde supramoleculaire beweging bevorderen het herstel van ruggenmergletsel. Wetenschap. Gepubliceerd 11 november 2021. Vol 374, uitgave 6569. pp. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptide-Amfifiele nanovezels: een veelzijdige steiger voor de bereiding van zelfassemblerende materialen. Proc. nat. Acad. wetenschap VS 2002, 99, 5133– 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Tuning supramoleculaire stijfheid van peptidevezels door middel van moleculaire structuur. J. Ben. Chem. soc. 2010, 132, 6041- 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
