再生医療は、損傷した臓器を回復または交換するための長い効果的な方法を求めています。そして、臓器の足場はこの努力の礎石として出現しました。これらの三次元フレームワークは、細胞の成長と組織形成のための構造的なサポートを提供し、再生のためのテンプレートとして機能します。しかし、足場の成功は、そのアーキテクチャだけでなく、積極的に細胞と通信する能力に依存しています。これは、合成ペプチドが入って来る場所です。これらの短い組み合わせによって、タンパク質が組織的に活性化されるように、臨床的成分を組織的に活性化させることができる、組織は、組織の組織の組織の組織の組織を劇的に活性化させることができるのです。

合成ペプチドとは?

合成ペプチドは、化学合成によって生成されるアミノ酸の短い鎖で、通常長さの2〜50残渣から及ぶ。 生物学的ソースから抽出される天然タンパク質とは異なり、合成ペプチドは、固体相ペプチド合成(SPPS)を使用して段階的に構築され、シーケンス、純度、および変更を正確に制御できます。 これは、特定の生物学的ターゲットのために非常に再現可能でカスタマイズ可能です。

彼らの設計は、細胞内マトリックス(ECM)タンパク質、成長因子、または細胞の付着分子で発見された機能領域を模倣することが多い。 それらは、フルレンダリのタンパク質よりもはるかに小さいため、合成ペプチドはより安定的、免疫力が低下し、足場に組み込むのが容易である。 彼らはまた、サイト固有の添付ファイルのための非自然アミノ酸または化学的ハンドルで設計することができる。 この汎用性は、組織の活性化と生物多様性のギャップを埋めるために、機能的なツールとして合成ペプチドを合成する。

足場機能における合成ペプチドの役割

足場機能化は、特定の生物学的キューを阻害するために足場の表面またはバルクを変更することを含みます。合成ペプチドは、それらが共同で移植または物理的に、天然ポリマー(コラーゲン、フィブリン、アルギン酸塩)を含む足場材料の広い範囲に吸着または物理的に吸着することができるので、非常に効果的な機能化剤として機能します。一度、これらのペプチドは、生体細胞を付着させ、異種化し、遺伝子の分子(PLGA、PEG、PCL)を合成ポリマー(PLGA、PEG、PCL)。その後、これらのペプチドは、生体細胞を観察し、異なる細胞を観察し、異なる細胞を観察します。

作用のメカニズムはペプチッド順序によって決まります。多くのペプチッドは細胞表面の受容器のためのリガンドとして細胞外シグナル伝達のカスケードを誘発するインテインのような作用します。他のsequesterの成長因子か酵素は動的微分環境を作成するために作用します。適切なペプチッドを選ぶことによって、研究者は特定の適用のためのtailorの足場を合わせることができます–例えば、神経の神経の不変の拡大を促進するか、またはカードパッチの神経の血管拡張を奨励する。

使用される総合的なペプチッドのタイプ

ペプチドモチーフの数十が、足場機能化のために探求されています。 以下は、最も広範囲に研究し、有望なカテゴリのいくつかです。

  • RGDのペプチッド:[]] arginine-glycineアスパラギン酸(RGD)の順序は最も広く使用された細胞の付着モチーフです。それはfibronectin、virtronectinおよび他のECM蛋白質の結合の場所を模倣し、インテグレーションの受容器(例えば、αvβ3、α5β1)に結合します。それは繊維状細胞および多くを含む細胞を、および茎状に拡大します。
  • [IKVAVとYIGSR:[] これらのシーケンスは、地下膜の重要なコンポーネントであるラミネンから派生しています。 IKVAVは、ニューライトの拡張を促進し、神経再生の足場で広く使用されています。 YIGSRは、細胞の付着と移行、特に上皮およびニューラル細胞のためにサポートされています。 どちらが、周辺神経移植および脊椎の傷害モデルを開発することに不可欠です。
  • []成長因子活性を有するペプチド:[成長因子の受容体結合ドメインを模倣するショートシーケンス(例えば、VEGF、BMP-2、EGF)は、フルレンダタンパク質の不安定性なしで特定の細胞反応を刺激することができます。例えば、血管内膜増殖因子(VEGF)から得られるペプチドは、血管内因性増殖因子(VEGF)を促進し、BMP-2、異なる骨の転移を異なる骨の投与する間、血管内皮増殖因子を増殖します。
  • KDIのペプチッド:]]]の繊維を禁じる分子decoinから派生しました、リジンアスパラギン酸イソロシン(KDI)の順序は腱か中心の修理のために足場に組み込まれたとき傷のティッシュの形成を減らすことで約束を示しました。
  • [酵素治療薬:[]]]これらのペプチドは、細胞分離されたプロテアーゼ(例えば、マトリックスのmetalloproteinases、MMP)によって裂けられるように設計されている。 足場の架橋に統合されると、それらは細胞を媒介した劣化および再構成を可能にします。 細胞が時間の経過とともに、ネイティブ組織と足場を交換できるようにするという必須。

合成ペプチドの使用の利点

自然なECMのエキスからの合成のペプチッドへのシフトは足場の設計のための複数の有形利点をもたらします:

  • ターゲットセルとタンパク質の高特異性。[] 正確にアミノ酸シーケンスを制御することにより、研究者は、オフターゲト効果を回避しながら、特定の受容体を関与させることができます。これにより、不要なセルタイプを減らし、再生反応の精度を向上させることができます。
  • [] テーラーの生物学的反応への変更の容易さ。[[]] ペプチドは、フラークスペーサーアーム、蛍光タグ、または交差リンギング剤と合成することができます。 また、定義された比率(例えば、混合接着および成長促進ペプチド)と組み合わせて、多機能表面を作成することもできます。
  • 天然タンパク質と比較して免疫拒絶反応のリスクを低減しました。[]天然ECM成分は、しばしば動物由来の汚染物質または免疫性上皮を保持します。 合成ペプチドは、これらの問題の自由であり、臨床翻訳における炎症反応のリスクを低下させます。
  • Cost効果が大きい、拡張可能な生産。]固体フェーズのペプチッド統合は組換え蛋白質の費用の分数でペプチッドのキログラムを作り出すことができる成熟した技術です。これは大規模な足場の製造業のために実行されるペプチッドを作ります。
  • 安定性と保存寿命を強化します。[ ペプチドはタンパク質よりも劣化しにくいため、何年もの間凍結乾燥粉末として多く保存することができます。これは臨床使用のための物流を簡素化します。

課題と限界

彼らの約束にもかかわらず、合成ペプチドはパンセアではありません。いくつかの障害物は、その潜在的な十分に活用するために対処する必要があります。

  • [ 安定的な添付ファイルと向き。[] 単にペプチドと足場をコーティングするだけで、しばしば、弱い物理的吸着とランダムな方向につながり、バイオ活動を減らすことができます。 強力な化学品(例えば、チオールマレイイド、化学をクリック)を介して同等な固定は、好まれていますが、複雑さを追加します。 ペプチドの方向を制御する(例えば、ターミナルシステイン残留物)は、活性細胞が有効であることを確認する。
  • [制御された解放および分解。[ペプチッドは時間をかけて酵素か加水分解によって裂くことができます。ある適用では、速い解放は望ましいです(例えば、炎症性細胞を早期引き付けるために)、他では、長期提示は必要です。定義された率のペプチッドを解放する指定は挑戦を残します。
  • 免疫力に対するPotential.]合成ペプチドは、一般的にタンパク質よりも免疫力が低下する一方、繰り返し投与または高密度は免疫反応を引き起こす可能性があります。 そのようなPEGylationやD-アミノ酸を使用して戦略は助けることができますが、Vivoテストでは注意してください。
  • [ 機能的な複雑性。] 単一のペプチッドモチーフは、自然ECMが空間的に、温度的に調整された方法で複数の信号を提示する1つの機能だけを模倣できます。 制御されたパターンの複数のペプチドを結合することは、研究の活性領域です。
  • [バイオアベイラビリティとクリアランス。[厚い足場では、ペプチドは均一に分布することはできません。さらに、足場から漂白する溶性ペプチドの断片は、血流に入ると、オフターゲ効果を有する可能性があります。

今後の方向性

フィールドは、高度な製造技術で合成ペプチドを統合する高度に洗練されたシステムに向かって移動しています。

  • [多機能およびスマートなペプチッド。[ 研究者は、例えば、酸性条件(炎症の一般的な)の下で解放するpHに敏感なペプチッドか、または治癒の前部でだけ活動化させる酵素トリガーされた順序を解放するペプチッドを設計しています。これらの「スマート」のペプチッドは動的に回生プロセスに合わせる足場を可能にできます。
  • 3Dバイオプリンティングとの統合。[ペプチド機能付きハイドロゲルを含むバイオシンクは、患者固有の足場を印刷するために開発されています。これにより、異なるペプチドの空間パターン化、血管拡張、骨形成、または軟組織の治癒のためのゾーンを作成することができます。
  • []高スループットペプチド発見。[何千ものペプチドの異種体のライブラリは、チップまたはマイクロ流体デバイスでスクリーニングされ、最適な結合強度、特異性、またはシグナル伝達活動でシーケンスを特定することができます。 機械学習は、ペプチド受容体相互作用を予測することにより、このプロセスを加速しています。
  • 臨床翻訳と規制経路。[]] ペプチド機能の足場が人間の試験に進むにつれて、規制当局は安全と有効性の明確な実証を必要とします。 ペプチド密度、向き、および安定性を特徴付けるための標準化された方法が不可欠です。 皮膚移植および骨の不在充填剤における早期臨床成功は奨励されます。
  • []他の生体機能化戦略との結合。[]]ペプチドは、しばしば、グリコサミノグリカン(例えば、ヘパリン、ヒアルロン酸)または低放出成長因子などの他の分子と一緒に使用されます。 例えば、RGDペプチドは、VEGF-ミメティックペプチドと組み合わせて、エンドウテルおよびチューブの形成を誘発することができます。

特定のペプチドシーケンスとそのアプリケーションへのより深いダイビングのために、リーダーは[]の口コミを参照することができます。PubMed]または、(])のようなジャーナルの最近の記事にと[]Nature Reviews Drug Discovery]。さらに、[]]バイオマテリアルのSociety[FLT:FLT:3]]と[FLT:]とのスキルを生成し、および[FLT:]。

合成ペプチドは、研究者が臓器の足場機能化にどのようにアプローチするかを既に変形させました。 調整可能な、再現性、および生体活性シグナルのスケーラブルなツールキットを提供することで、彼らはサポートだけでなく、積極的に組織再生を指示する足場の創造を可能にします。 安定性、プレゼンテーション、複雑さに関連する課題は、ペプチド設計および製造技術における継続的な革新は境界線をプッシュし続けています。 これらは、臨床ニーズに収束するにつれて、合成ペプチドは、心臓の発作および再生に及ぶ神経機能が、次の心臓の生成に及ぼす影響を促進します。