Lesione del midollo spinale (SCI): sfruttare le impalcature bioattive per ripristinare la funzione

Le nanostrutture autoassemblate formate utilizzando polimeri supramolecolari contenenti anfifili peptidici (PAs) contenenti sequenze bioattive hanno mostrato grandi risultati nel modello murino di LM e sono molto promettenti, nell'uomo, per un trattamento efficace di questa condizione debilitante che ha un grave impatto sulla qualità della vita e la salute mentale delle persone colpite, nonché dei loro familiari ed è un grave onere per il sistema sanitario e sociale. 

A midollo spinale la lesione, spesso causata da un colpo improvviso o da un taglio alla colonna vertebrale, porta alla perdita permanente di forza, sensibilità e funzionalità al di sotto del sito della lesione. Sebbene non esista una cura consolidata per tali lesioni, sono stati pubblicati numerosi articoli di ricerca per comprendere la patologia molecolare delle lesioni spinali e fornire suggerimenti per rigenerare il tessuto colpito, promuovendo così il recupero funzionale e successivamente consentendo alle persone di guidare una vita più produttiva e indipendente. Il progresso nella scienza e nella tecnologia della comprensione dei meccanismi molecolari alla base della lesione del midollo spinale e degli approcci terapeutici suggestivi, oltre alla riabilitazione e ai dispositivi di assistenza, farà molto nel recupero delle persone da tali lesioni acute e le aiuterà a condurre una maggiore vita significativa. 

In un recente articolo pubblicato su Science l'11 novembre 2021, Alvarez e colleghi hanno testato polimeri supramolecolari contenenti anfifili peptidici (PA), in un modello murino di lesione del midollo spinale umano paralizzante (SCI)^1. Queste PA contenevano due segnali definitivi, il primo attiva il recettore transmembrana β1-integrina e il secondo attiva il recettore del fattore di crescita dei fibroblasti 2 di base. Gli anfifili peptidici (PA) sono piccole molecole che contengono componenti idrofobi legati in modo covalente a una serie di amminoacidi (peptidi). La sequenza peptidica può essere progettata per formare fogli , mentre i residui più lontani dalla coda sono caricati per promuovere la solubilità e possono contenere una sequenza bioattiva. Dopo la dissoluzione in acqua, queste PA subiscono la formazione di fogli e il collasso idrofobico delle code alifatiche e inducono l'assemblaggio delle molecole in nanostrutture unidimensionali supramolecolari (ad esempio, nanofibre cilindriche o nastriformi ad alto rapporto d'aspetto). L'assemblaggio è solitamente indotto dalla variazione di concentrazione, pH e introduzione di cationi bivalenti^2,3. Queste nanostrutture sono estremamente importanti per le funzioni biomediche grazie alla loro capacità di visualizzare un'alta densità di segnali biologici sulla loro superficie per indirizzare o attivare percorsi. 

Creando mutazioni nella sequenza peptidica nel dominio non di segnalazione e non bioattivo, è stato osservato un intenso movimento supramolecolare all'interno delle nanofibre, migliorando così il recupero dalla SCI. La mutazione con la più alta dinamica intensa, ha portato non solo alla ricrescita degli assoni e alla mielinizzazione, ma ha anche portato alla formazione di vasi sanguigni (rivascolarizzazione) e alla sopravvivenza dei motoneuroni. 

Questi polimeri supramolecolari contenenti anfifili peptidici (PA) sono quindi molto promettenti nell'aiutare le persone a riprendersi da LM, che possono avere effetti devastanti sulla vita dei pazienti, sia fisicamente che emotivamente. Inoltre, queste nanostrutture autoassemblanti, costituite da polimeri supramolecolari contenenti anfifili peptidici (PA), possono essere sfruttate per varie applicazioni biomediche come droga parto, rigenerazione ossea e diminuzione della perdita di sangue durante l'emorragia interna. 

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Riferimenti 

1. Alvarez Z., et al 2021. Gli scaffold bioattivi con movimento supramolecolare potenziato promuovono il recupero dalla lesione del midollo spinale. Scienza. Pubblicato l'11 novembre 2021. Vol 374, Issue 6569. pp. 848-856. DOI: https://doi.org/10.1126/science.abh3602 

2. Hartgerink, JD; Beniash, E.; Stupp, SI Nanofibre Peptide-Anfifili: un'impalcatura versatile per la preparazione di materiali autoassemblanti. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2002, 99, 5133– 5138, DOI: https://doi.org/10.1073/pnas.072699999 

3. Pashuck, ET; Cui, H.; Stupp, SI Tuning Rigidità supramolecolare delle fibre peptidiche attraverso la struttura molecolare. Marmellata. chimica. Soc. 2010, 132, 6041– 6046, DOI: https://doi.org/10.1021/ja908560n 

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