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Rückenmarksverletzung (SCI): Nutzung bioaktiver Gerüste zur Wiederherstellung der Funktion

MEDIZINRückenmarksverletzung (SCI): Nutzung bioaktiver Gerüste zur Wiederherstellung der Funktion

Selbstorganisierte Nanostrukturen, die aus supramolekularen Polymeren gebildet wurden, die Peptidamphiphile (PAs) mit bioaktiven Sequenzen enthalten, haben im Mausmodell von SCI großartige Ergebnisse gezeigt und sind beim Menschen vielversprechend für eine wirksame Behandlung dieser schwächenden Erkrankung, die die Lebensqualität stark beeinträchtigt. und psychische Gesundheit der Betroffenen sowie ihrer Familienangehörigen und belastet das Gesundheits- und Sozialsystem stark. 

A Rückenmark Verletzungen, die oft durch einen plötzlichen Schlag oder Schnitt in die Wirbelsäule verursacht werden, führen zu einem dauerhaften Verlust von Kraft, Gefühl und Funktion unterhalb der Verletzungsstelle. Obwohl es keine etablierte Heilung für solche Verletzungen gibt, wurde eine Fülle von Forschungsartikeln veröffentlicht, um die molekulare Pathologie der Wirbelsäulenverletzungen zu verstehen und Vorschläge zur Regeneration des betroffenen Gewebes zu machen, wodurch die funktionelle Wiederherstellung gefördert und den Menschen anschließend ermöglicht wird, zu führen ein produktiveres und unabhängigeres Leben. Der Fortschritt in Wissenschaft und Technologie zum Verständnis der molekularen Mechanismen, die der Rückenmarksverletzung zugrunde liegen, und suggestive therapeutische Ansätze sowie Rehabilitations- und Hilfsmittel werden einen großen Beitrag zur Genesung von Menschen von solchen akuten Verletzungen leisten und ihnen helfen, mehr zu erreichen bedeutsames Leben. 

In einem kürzlich in Science veröffentlichten Artikel vom 11. November 2021 testeten Alvarez und Kollegen supramolekulare Polymere, die Peptidamphiphile (PAs) enthalten, in einem Mausmodell für lähmende menschliche Rückenmarksverletzungen (SCI).1. Diese PAs enthielten zwei entscheidende Signale, das erste aktiviert den Transmembranrezeptor β1-Integrin und ein zweites aktiviert den basischen Fibroblasten-Wachstumsfaktor-2-Rezeptor. Peptidamphiphile (PAs) sind kleine Moleküle, die hydrophobe Komponenten enthalten, die kovalent an eine Kette von Aminosäuren (Peptiden) gebunden sind. Die Peptidsequenz kann so gestaltet werden, dass sie β-Faltblätter bildet, während die am weitesten vom Schwanz entfernten Reste geladen sind, um die Löslichkeit zu fördern und eine bioaktive Sequenz enthalten können. Beim Auflösen in Wasser durchlaufen diese PAs eine β-Faltblatt-Bildung und einen hydrophoben Kollaps der aliphatischen Schwänze und induzieren die Anordnung der Moleküle zu supramolekularen eindimensionalen Nanostrukturen (z. B. zylindrische oder bandförmige Nanofasern mit hohem Aspektverhältnis). Der Zusammenbau wird normalerweise durch unterschiedliche Konzentrationen, pH-Werte und Einführung zweiwertiger Kationen induziert2,3. Diese Nanostrukturen sind für biomedizinische Funktionen äußerst wichtig, da sie eine hohe Dichte an biologischen Signalen auf ihrer Oberfläche anzeigen können, um Signalwege anzusteuern oder zu aktivieren. 

Durch das Erzeugen von Mutationen in der Peptidsequenz in der nicht signalgebenden, nicht bioaktiven Domäne wurde eine intensive supramolekulare Bewegung innerhalb der Nanofasern beobachtet, wodurch die Erholung von SCI verbessert wurde. Die Mutation mit der höchsten intensiven Dynamik führte nicht nur zum Axon-Nachwachsen und zur Myelinisierung, sondern führte auch zur Blutgefäßbildung (Revaskularisierung) und zum Überleben von Motoneuronen. 

Diese supramolekularen Polymere, die Peptidamphiphile (PAs) enthalten, sind daher vielversprechend, wenn es darum geht, Menschen bei der Genesung von Rückenmarksverletzungen zu helfen, die sowohl physisch als auch emotional verheerende Auswirkungen auf das Leben der Patienten haben können. Darüber hinaus können diese selbstorganisierenden Nanostrukturen aus supramolekularen Polymeren, die Peptidamphiphile (PAs) enthalten, für verschiedene biomedizinische Anwendungen genutzt werden, z Medikament Entbindung, Knochenregeneration und Verringerung des Blutverlusts bei inneren Blutungen. 

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Referenzen 

  1. lvarez Z., et al 2021. Bioaktive Gerüste mit verbesserter supramolekularer Bewegung fördern die Erholung von Rückenmarksverletzungen. Wissenschaft. Veröffentlicht am 11. November 2021. Band 374, Ausgabe 6569. S. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602 
  1. Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Peptid-Amphiphile Nanofasern: ein vielseitiges Gerüst für die Herstellung selbstorganisierender Materialien. Proz. nat. Akad. Wissenschaft USA 2002, 99, 5133– 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999 
  1. Paschuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Tuning der supramolekularen Steifigkeit von Peptidfasern durch die molekulare Struktur. Marmelade. Chem.-Nr. Soz. 2010, 132, 6041– 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n 

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Rajeev Soni
Rajeev Sonihttps://www.RajeevSoni.org/
Dr. Rajeev Soni (ORCID ID: 0000-0001-7126-5864) hat einen Ph.D. in Biotechnologie von der University of Cambridge, UK, und verfügt über 25 Jahre Erfahrung in der weltweiten Arbeit in verschiedenen Instituten und multinationalen Unternehmen wie The Scripps Research Institute, Novartis, Novozymes, Ranbaxy, Biocon, Biomerieux und als leitender Forscher im US Naval Research Lab in der Wirkstoffforschung, Molekulardiagnostik, Proteinexpression, biologischen Herstellung und Geschäftsentwicklung.

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