בהרכבה עצמית ננו-מבנים נוצר באמצעות סופרמולקולרי פולימרים המכילים אמפיפילים פפטידים (PAs) המכילים רצפים ביו פעילים הראו תוצאות מצוינות במודל העכבר של SCI ויש לו הבטחה עצומה, בבני אדם, לאפקטיביות טיפול של מצב מתיש זה שמשפיע קשות על איכות החיים והבריאות הנפשית של הנפגעים אנשים, כמו גם את בני משפחתם ומהווה נטל רציני על מערכת הבריאות והרווחה.
A חוט השדרה פציעה, הנגרמת לרוב ממכה פתאומית או חתך בעמוד השדרה, מובילה לאובדן קבוע של כוח, תחושה ותפקוד מתחת למקום הפציעה. למרות שאין תרופה מבוססת היטב לפציעות כאלה, פורסמו שפע של מאמרי מחקר כדי להבין את הפתולוגיה המולקולרית של הפציעות בעמוד השדרה ולהציע הצעות לחידוש הרקמה הפגועה, ובכך לקדם התאוששות תפקודית ובהמשך לאפשר לאנשים להוביל. חיים פרודוקטיביים ועצמאיים יותר. ההתקדמות במדע ובטכנולוגיה של הבנת המנגנונים המולקולריים העומדים בבסיס פגיעת חוט השדרה וגישות טיפוליות סוגסטיטיביות, בנוסף למכשירי שיקום וסיוע, יובילו הרבה בהחלמה של אנשים מפציעות חריפות כאלה ויסייעו להם להוביל חיים בעלי משמעות.
במאמר שפורסם לאחרונה ב-Science ב-11 בנובמבר 2021, אלוורז ועמיתיו בדקו פולימרים על-מולקולריים המכילים אמפיפילים פפטידים (PAs), במודל עכבר של פגיעה בעמוד השדרה המשתקת של האדם (SCI)1. PAs אלה הכילו שני אותות סופיים, הראשון מפעיל את הקולטן הטרנסממברני β1-integrin והשני מפעיל את הקולטן הבסיסי של גורם גדילה פיברובלסט 2. פפטיד אמפיפילים (PAs) הם מולקולות קטנות המכילות רכיבים הידרופוביים הקשורים באופן קוולנטי למחרוזת של חומצות אמינו (פפטידים). ניתן לעצב את רצף הפפטידים ליצירת יריעות β, בעוד שהשאריות הרחוקות ביותר מהזנב טעונות כדי לקדם מסיסות ועשויות להכיל רצף ביו-אקטיבי. לאחר המסתן במים, PAs אלה עוברים היווצרות β-sheet וקריסת הידרופוביה של הזנבות האליפטיים ומעוררים הרכבה של המולקולות לתוך ננו-מבנים על-מולקולריים חד-ממדיים (למשל, ננו-סיבי גליליים או סרטים בעלי יחס גבוה ביחס גובה-רוחב). ההרכבה נגרמת בדרך כלל על ידי שינוי בריכוז, pH והחדרת קטיונים דו ערכיים2,3. ננו-מבנים אלו חשובים ביותר לתפקודים ביו-רפואיים בשל יכולתם להציג צפיפות גבוהה של אותות ביולוגיים על פני השטח שלהם לצורך מיקוד או הפעלת מסלולים.
על ידי יצירת מוטציות ברצף הפפטידים בתחום הלא-אותות, הלא-ביו-אקטיבי, נצפתה תנועה על-מולקולרית אינטנסיבית בתוך הננוסיביים, ובכך שיפרה את ההתאוששות מ-SCI. המוטציה בעלת הדינמיקה האינטנסיבית הגבוהה ביותר, הביאה לא רק לצמיחה מחודשת של האקסון ולמיאלינציה, אלא גם הובילה להיווצרות כלי דם (revascularization), ולהישרדות נוירון מוטורי.
הפולימרים העל-מולקולריים הללו המכילים אמפיפילים פפטידים (PAs) טומנים בחובם הבטחה רבה בסיוע לאנשים להתאושש מ-SCIs, שיכולות להיות השפעות הרסניות על חייהם של החולים, הן פיזית והן רגשית. יתר על כן, ניתן לנצל את הננו-מבנים להרכבה עצמית, העשויים מפולימרים על-מולקולריים המכילים אמפיפילים פפטידים (PAs), עבור יישומים ביו-רפואיים שונים כגון תרופה לידה, התחדשות העצם והפחתת איבוד הדם במהלך דימום פנימי.
***
הפניות
- אלווארז ז', ואח' 2021. פיגומים ביו-אקטיביים עם תנועה על-מולקולרית משופרת מקדמים התאוששות מפציעה בחוט השדרה. מַדָע. פורסם ב-11 בנובמבר 2021. כרך 374, גיליון 6569. עמ' 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink, JD; בניאש, ע.; Stupp, SI ננו-סיבי פפטיד-אמפיפיל: פיגום רב תכליתי להכנת חומרים להרכבה עצמית. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 2002, 99, 5133– 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- Pashuck, ET; קוי, ה.; Stupp, SI כוונון קשיחות על-מולקולרית של סיבי פפטיד באמצעות מבנה מולקולרי. ריבה. Chem. Soc. 2010, 132, 6041– 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
