Nat Commun：利用锯齿形自组装肽让受损大脑再生

2022年1月17日讯/生物谷BIOON/---事实证明，在模拟伤口愈合所涉及的生物结构的人造材料中重现天然的生理过程是一个持久的挑战。主要的问题是对促使细胞生长的适当功能进行建模，以及过度简化的框架不能反映复杂的相互作用网络。

在一项新的研究中，来自日本东京医科牙科大学和东京农业科技大学等研究机构的研究人员开发出一种可以执行胞外基质（ECM）的基本功能的锯齿形肽， 它作为一种人工ECM用于受伤组织的再生。相关研究结果近期发表在Nature Communications期刊上，论文标题为“Efficient protein incorporation and release by a jigsaw-shaped self-assembling peptide hydrogel for injured brain regeneration”。

作为一种生物分子网络，ECM有利于控制和协调多种细胞事件，比如粘附、信号分子的迁移和组织修复。它通过结合和释放分泌的蛋白---包括刺激细胞生长的生长因子---来实现这一目的。尽管已经报道了许多用于组织再生的人工ECM，但很少有研究探索开发既能整合又能释放分泌蛋白的肽基ECM模拟物，这是这些作者旨在解决的问题。

论文共同通讯作者、东京医科牙科大学的Itsuki Ajioka博士说，“由于它们的细胞粘附性和降解为化学组成确定的分子的能力，自组装水凝胶在临床应用中具有巨大的潜力。然而，要把整合和释放分泌蛋白的能力结合起来是很困难的。这是我们在设计人工ECM时努力克服的一个挑战。”

JigSAP标记的EGFP蛋白的高效整入和持续释放，图片来自Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-26896-3。

为了做到这一点，这些作者设计了一种锯齿形自组装肽（jigsaw-shaped self-assembling peptide, JigSAP），它模拟了细胞内蛋白血型糖蛋白A（glycophorin A）的燕尾形包装基序的疏水表面。JigSAP在生理条件下形成了一种具有均匀分布的纳米纤维的水凝胶。这些纤维的排列使血管内皮生长因子（VEGF）得以整入和释放，从而在小鼠中风模型中促进了再生治疗效果。

论文共同通讯作者、东京农业科技大学的Takahiro Muraoka解释说，“我们基于已知会发生导致纳米纤维形成的构象转换的结构基序合理地设计了JigSAP，这些结构基序在同源二聚体蛋白（如血型糖蛋白A）中发现。我们对JigSAP在水环境中的表征显示了纳米纤维在水凝胶中的适当分布，提供了有利的特性，使得它能够模拟组织修复所需的天然ECM功能。”

在小鼠中风模型中注射JigSAP和能刺激新血管生长的VEGF可增强血管的形成。在评估这些小鼠治疗后运动技能的测试中，它们在治疗一周后也表现出一些功能恢复。

Ajioka说，“我们的技术只需要简单地设计将被JigSAP整入和释放的各种蛋白，不过它可以广泛地应用于靶向药物递送、组织重建框架和持续的蛋白释放。”（生物谷 Bioon.com）

参考资料：

Atsuya Yaguchi et al. Efficient protein incorporation and release by a jigsaw-shaped self-assembling peptide hydrogel for injured brain regeneration. Nature Communications, 2021, doi:10.1038/s41467-021-26896-3.