البنى النانوية المُجمَّعة ذاتيًا والتي تكونت باستخدام بوليمرات فوق الجزيئية تحتوي على أمفيفيل الببتيد (PAs) التي تحتوي على متواليات نشطة بيولوجيًا أظهرت نتائج رائعة في نموذج الفئران لاصابات النخاع الشوكي وهي تحمل وعدًا كبيرًا ، في البشر ، من أجل علاج فعال لهذه الحالة المنهكة التي تؤثر بشدة على جودة الحياة والصحة النفسية للأشخاص المتضررين ، وكذلك أفراد أسرهم وتشكل عبئًا خطيرًا على نظام الرعاية الصحية والاجتماعية.
A الحبل الشوكي تؤدي الإصابة ، التي تحدث غالبًا بسبب ضربة مفاجئة أو قطع في العمود الفقري ، إلى فقدان دائم للقوة والإحساس والوظيفة أسفل موقع الإصابة. على الرغم من عدم وجود علاج راسخ لمثل هذه الإصابات ، فقد تم نشر عدد كبير من المقالات البحثية لفهم علم الأمراض الجزيئي لإصابات العمود الفقري والتوصل إلى اقتراحات لتجديد الأنسجة المصابة ، وبالتالي تعزيز التعافي الوظيفي وبالتالي السماح للأشخاص بالقيادة حياة أكثر إنتاجية واستقلالية. إن التقدم في العلوم والتكنولوجيا لفهم الآليات الجزيئية الكامنة وراء إصابة الحبل الشوكي والنُهج العلاجية المقترحة ، بالإضافة إلى إعادة التأهيل والأجهزة المساعدة ، سيقطع شوطًا طويلاً في تعافي الأشخاص من هذه الإصابات الحادة ومساعدتهم على قيادة المزيد حياة هادفة.
في مقال نُشر مؤخرًا في مجلة Science في 11 نوفمبر 2021 ، اختبر ألفاريز وزملاؤه البوليمرات فوق الجزيئية التي تحتوي على أمفيفيل الببتيد (PAs) ، في نموذج فأر لإصابة الحبل الشوكي البشري بالشلل (SCI)1. احتوت هذه المناطق المحمية على إشارتين محددتين ، الأولى تنشط مستقبل الغشاء β1- إنتغرين والأخرى تنشط مستقبل عامل نمو الخلايا الليفية الأساسي 2. أمفيفيل الببتيد (PAs) عبارة عن جزيئات صغيرة تحتوي على مكونات كارهة للماء مرتبطة تساهميًا بسلسلة من الأحماض الأمينية (الببتيدات). يمكن تصميم تسلسل الببتيد لتشكيل صفائح β ، بينما يتم شحن البقايا الأبعد عن الذيل لتعزيز القابلية للذوبان وقد تحتوي على تسلسل نشط بيولوجيًا. عند الذوبان في الماء ، تخضع هذه المناطق المحمية لتشكيل صفائح β وانهيار مسعور للذيول الأليفاتية وتحفيز تجميع الجزيئات في بنى نانوية أحادية البعد فوق الجزيئية (على سبيل المثال ، الألياف النانوية ذات النسبة العالية أو الأسطوانية الشبيهة بالشريط). عادة ما يتم تحفيز التجميع عن طريق اختلاف التركيز ودرجة الحموضة وإدخال الكاتيونات ثنائية التكافؤ2,3. هذه الهياكل النانوية مهمة للغاية للوظائف الطبية الحيوية نظرًا لقدرتها على عرض كثافة عالية من الإشارات البيولوجية على سطحها لاستهداف المسارات أو تفعيلها.
من خلال خلق طفرات في تسلسل الببتيد في المجال غير المشير وغير النشط بيولوجيًا ، لوحظت حركة فوق الجزيئية شديدة داخل الألياف النانوية ، وبالتالي تحسين الشفاء من اصابات النخاع الشوكي. لم تؤد الطفرة ذات الديناميكيات الأعلى كثافة إلى إعادة نمو المحوار وتكوين النخاع فحسب ، بل أدت أيضًا إلى تكوين الأوعية الدموية (إعادة تكوين الأوعية الدموية) ، وبقاء الخلايا العصبية الحركية.
هذه البوليمرات فوق الجزيئية التي تحتوي على أمفيفيل الببتيد (PAs) تبشر بخير كبير في مساعدة الناس على التعافي من إصابات النخاع الشوكي ، والتي يمكن أن يكون لها آثار مدمرة على حياة المرضى ، جسديًا وعاطفيًا. علاوة على ذلك ، يمكن استغلال هذه الهياكل النانوية ذاتية التجميع ، المصنوعة من البوليمرات فوق الجزيئية التي تحتوي على أمفيفيل الببتيد (PAs) ، في العديد من التطبيقات الطبية الحيوية مثل عقار الولادة وتجديد العظام وتقليل فقد الدم أثناء النزيف الداخلي.
***
مراجع حسابات
- ألفاريز ز. ، وآخرون 2021. السقالات النشطة بيولوجيا مع تعزيز الحركة فوق الجزيئية تعزز التعافي من إصابة الحبل الشوكي. علم. تم النشر في 11 تشرين الثاني (نوفمبر) 2021. المجلد 374 ، العدد 6569 ، الصفحات 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602
- Hartgerink ، دينار ؛ بنياش ، إي. Stupp، SI Peptide-Amphiphile Nanofibers: سقالة متعددة الاستخدامات لتحضير مواد التجميع الذاتي. بروك. ناتل. أكاد. علوم. الولايات المتحدة الأمريكية 2002، 99، 5133-5138، DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999
- باشوك ، إت ؛ تسوي ، ح. Stupp ، SI ضبط الصلابة الفائقة الجزيئية لألياف الببتيد من خلال التركيب الجزيئي. جيه. علم. شركة 2010 ، 132 ، 6041-6046 ، DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n
***
