Травма спинного мозку (SCI): використання біоактивних каркасів для відновлення функції

Самосборка наноструктури утворюється за допомогою супрамолекулярних полімери що містять пептидні амфіфіли (ПА), що містять біоактивні послідовності, показали чудові результати на мишачій моделі ТСМ і мають величезні перспективи для ефективного лікування цього виснажливого стану, який серйозно впливає на якість життя та психічне здоров’я постраждалих люди, а також членів їхніх сімей і є серйозним тягарем для системи охорони здоров’я та соціальної допомоги. 

A спинний мозок травми, часто викликані раптовим ударом або порізом хребта, призводять до постійної втрати сили, відчуття і функції нижче місця травми. Незважаючи на те, що не існує добре встановленого лікування для таких травм, було опубліковано безліч дослідницьких статей, щоб зрозуміти молекулярну патологію ушкоджень хребта та висловити пропозиції щодо регенерації ураженої тканини, тим самим сприяючи функціональному відновленню та згодом дозволяючи людям керувати більш продуктивне та самостійне життя. Прогрес у науці та техніці розуміння молекулярних механізмів, що лежать в основі пошкодження спинного мозку, та практичних терапевтичних підходів, на додаток до реабілітації та допоміжних пристроїв, допоможуть у відновленні людей від таких гострих травм і допоможуть їм стати більш ефективним. змістовне життя. 

У нещодавній статті, опублікованій в Science 11 листопада 2021 року, Альварес та його колеги перевірили супрамолекулярні полімери, що містять пептидні амфіфіли (PAs), на мишачій моделі паралізуючого ураження спинного мозку людини (SCI).^1. Ці ПА містили два остаточних сигнали, перший активує трансмембранний рецептор β1-інтегрину, а другий активує основний рецептор фактора росту фібробластів 2. Пептидні амфіфіли (ПА) — це невеликі молекули, які містять гідрофобні компоненти, ковалентно пов’язані з рядком амінокислот (пептидів). Пептидну послідовність можна сконструювати для утворення β-листів, тоді як залишки, найвіддаленіші від хвоста, заряджені для сприяння розчинності і можуть містити біологічно активну послідовність. При розчиненні у воді ці ПА зазнають утворення β-листів і гідрофобного колапсу аліфатичних хвостів і індукують збирання молекул у супрамолекулярні одновимірні наноструктури (наприклад, циліндричні або стрічкоподібні нановолокна з високим співвідношенням сторін). Збірку зазвичай індукують зміною концентрації, рН і введенням двовалентних катіонів^2,3. Ці наноструктури надзвичайно важливі для біомедичних функцій завдяки їх здатності відображати на своїй поверхні високу щільність біологічних сигналів для націлювання або активації шляхів. 

Завдяки створенню мутацій у пептидній послідовності в несигнальному, небіологічно активному домені спостерігали інтенсивний супрамолекулярний рух всередині нановолокна, що покращує відновлення після SCI. Мутація з найвищою інтенсивною динамікою призвела не лише до відростання аксонів та мієлінізації, а й до утворення кровоносних судин (реваскуляризації) та до виживання моторних нейронів. 

Таким чином, ці супрамолекулярні полімери, що містять пептидні амфіфіли (PA), мають великі надії, допомагаючи людям відновлюватися після SCI, які можуть мати руйнівний вплив на життя пацієнтів, як фізично, так і емоційно. Крім того, ці самозбірні наноструктури, виготовлені з супрамолекулярних полімерів, що містять пептидні амфіфіли (PA), можна використовувати для різних біомедичних застосувань, таких як наркотик розродження, регенерація кісткової тканини та зменшення крововтрати під час внутрішньої кровотечі. 

*** 

посилання 

1. Альварес З., та ін 2021. Біоактивні каркаси з посиленим супрамолекулярним рухом сприяють відновленню після травми спинного мозку. наук. Опубліковано 11 листопада 2021 р. Том 374, випуск 6569. С. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602 

2. Хартгерінк, JD; Беніаш Е.; Ступп, С.І. Пептидно-амфіфільні нановолокна: універсальний каркас для приготування матеріалів, що самозбираються. Proc. Natl. акад. наук. США 2002, 99, 5133–5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999 

3. Пашук, ET; Цуй, Х.; Ступп, С.І. Налаштування супрамолекулярної жорсткості пептидних волокон через молекулярну структуру. J. Am. хім. соц. 2010, 132, 6041–6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n 

***