摘要：合成肽基生物材料在許多情況下能夠模仿其全長內(nèi)源性對(duì)應(yīng)物的結(jié)構(gòu)和功能。再加上與全長蛋白質(zhì)相比，短模擬肽更容易生產(chǎn)，表現(xiàn)出更強(qiáng)的可加工性和易修飾性，并且能夠在明確定義和受控的條件下制備；很明顯，為什么最近人們熱衷于從這些分子中開發(fā)再生生物材料。越來越多的證據(jù)表明，將肽納入再生支架可以產(chǎn)生結(jié)構(gòu)識(shí)別基序，從而增強(qiáng)細(xì)胞附著或誘導(dǎo)細(xì)胞信號(hào)通路，改善細(xì)胞浸潤或促進(jìn)各種其他調(diào)節(jié)性生化反應(yīng)。通過強(qiáng)調(diào)短模擬肽的設(shè)計(jì)和應(yīng)用的當(dāng)前方法，我們希望展示它們?cè)谲浗M織愈合中的潛力，同時(shí)提請(qǐng)關(guān)注迄今為止取得的進(jìn)展以及需要克服的問題，以推動(dòng)這些材料在臨床上應(yīng)用于心臟、皮膚和角膜修復(fù)。
雖然設(shè)計(jì)選項(xiàng)幾乎是無限的，但這些模擬物通常通過呈現(xiàn)特定的氨基酸序列、功能結(jié)構(gòu)或兩者的組合來與目標(biāo)相互作用。在本篇評(píng)論中，我們將重點(diǎn)介紹使用固相肽合成 (SPPS) 制備的肽結(jié)構(gòu)，對(duì)于當(dāng)今大多數(shù)系統(tǒng)來說，該過程是在循環(huán)自動(dòng)合成設(shè)備中進(jìn)行的，其中肽結(jié)構(gòu)中的每個(gè)氨基酸被順序地?fù)饺�。有興趣了解更多有關(guān)使用轉(zhuǎn)基因生物進(jìn)行肽合成的讀者，我們鼓勵(lì)他們尋找關(guān)于這個(gè)特定主題的評(píng)論。
SPPS 的概念形成于 1959 年，并于 20 世紀(jì) 60 年代初由諾貝爾獎(jiǎng)獲得者 Robert Bruce Merrifield 首次報(bào)道，隨著肽化學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使該過程更加穩(wěn)健，SPPS 在 20 世紀(jì) 70 年代和 80 年代逐漸流行并被主流采用。通過將肽鏈與下一個(gè)連續(xù)aa的羧基末端偶聯(lián)，從而延長肽鏈的概念徹底改變了肽鏈的生產(chǎn)方式，而下一個(gè)連續(xù)aa的其他功能基團(tuán)受到保護(hù)。這些保護(hù)基可防止 aa側(cè)鏈發(fā)生氧化和非特異性反應(yīng)。數(shù)十年來的深入合成研究已經(jīng)產(chǎn)生了許多多功能保護(hù)基，例如原型的芴甲氧羰基 (Fmoc) 基團(tuán)。帶有單個(gè)氨基酸的 Fmoc 基團(tuán)在市場上很容易買到。SPPS 的技術(shù)改進(jìn)，例如使用微波反應(yīng)器和先進(jìn)的溫度控制系統(tǒng)，與室溫和對(duì)流加熱方法相比，可以合成含有數(shù)百個(gè)氨基酸的肽，產(chǎn)量更高，反應(yīng)時(shí)間更短，2014 年這些技術(shù)進(jìn)步也促進(jìn)了所謂困難肽序列的快速合成。困難肽序列是指在合成過程中或去除保護(hù)基后聚集形成不溶性產(chǎn)物的肽序列，這一過程導(dǎo)致產(chǎn)量降低或肽失活，從而阻止進(jìn)一步修飾。在大多數(shù)情況下，這些問題是由于引入了能夠參與非共價(jià)相互作用的功能性而產(chǎn)生的，例如氫鍵和偶極-偶極相互作用。因此，在為 SPPS 設(shè)計(jì)肽時(shí)，單個(gè)氨基酸. 應(yīng)篩選所得偶聯(lián)產(chǎn)物（在樹脂上），以確定是否可能形成自組裝結(jié)構(gòu)、是否發(fā)生副反應(yīng)以及是否傾向于折疊到樹脂上。已證明以下參數(shù)有助于合成困難的肽序列：(i) 高溫（例如，微波輔助合成時(shí)為 95°C），(ii) 存在鹽或去垢劑以提高溶解度，(iii) 在酰胺基團(tuán)處使用保護(hù)基以避免潛在的氫鍵相互作用，(iv) 結(jié)合具有非反應(yīng)性側(cè)鏈的氨基酸以防止發(fā)生不良相互作用，以及 (v) 糖基化或聚乙二醇化以提高肽溶解度。
生物活性肽序列模擬物
促血管生成序列
探索這些 VEGF 類似物結(jié)合肝素的能力也可能很有趣，因?yàn)橛写罅课墨I(xiàn)報(bào)道了不同 VEGF 亞型結(jié)合肝素的傾向以及這種結(jié)合對(duì)促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞生長和增殖的必要性。此外，將 VEGF 摻入產(chǎn)氧或缺氧誘導(dǎo)水凝膠或基質(zhì)中可能會(huì)影響缺氧誘導(dǎo)因子，這些因子對(duì) VEGF 的表達(dá)和功能很重要。
其他在調(diào)節(jié)血管生成方面顯示出前景的肽是生長因子受體的靶標(biāo)，這些受體通常與 VEGF 協(xié)同作用。例如，成纖維細(xì)胞生長因子以及神經(jīng)細(xì)胞粘附分子 (NCAM) 已被證明可以與成纖維細(xì)胞生長因子受體結(jié)合，也可以促進(jìn)血管生成。FGF2 和 NCAM 的肽模擬物已通過合成制備，雖然它們可能以典型或非典型方式發(fā)揮作用，但有強(qiáng)有力的證據(jù)表明它們會(huì)影響血管生成。還有許多血管生成素-1 模擬物，它們通過與酪氨酸激酶受體 (Tie2) 相互作用，有望調(diào)節(jié)血管生成，而酪氨酸激酶受體主要存在于血管內(nèi)皮細(xì)胞和造血細(xì)胞中 。人們可能希望在用于血管化組織的材料中加入的其他肽是能夠模擬轉(zhuǎn)化生長因子 (TGFα 和 TGFβ)、腫瘤壞死因子 (TNFα)、血管生成素、白細(xì)胞介素 8 (IL8) 或肝細(xì)胞生長因子 ( HGF) ，因?yàn)檫@些有絲分裂原和趨化因子已被證實(shí)可通過控制內(nèi)皮細(xì)胞生長和/或與 VEGF 介導(dǎo)途徑相互作用來促進(jìn)血管生成。考慮到這些因子對(duì) VEGF 表達(dá)和功效的影響，以及它們通常是表面結(jié)合受體的靶標(biāo)，將它們摻入軟材料中可能需要以不妨礙它們與靶標(biāo)受體相互作用的方式進(jìn)行，這可能會(huì)限制基質(zhì)內(nèi)的共價(jià)連接。
抗炎序列
在設(shè)計(jì)用于組織工程和再生的支架和生物材料時(shí)，宿主免疫系統(tǒng)是需要克服的最大障礙之一。然而，這并不意味著要完全避免免疫反應(yīng)；事實(shí)上，為了最大限度地提高植入物的治療效果，它們必須調(diào)節(jié)由此產(chǎn)生的免疫反應(yīng)。此外，炎癥會(huì)促進(jìn)血管生成，新血管的形成會(huì)導(dǎo)致進(jìn)一步的炎癥。因此，重要的是要了解炎癥是一個(gè)復(fù)雜的過程，它最終通過促進(jìn)細(xì)胞浸潤、增殖和隨后的極化為受影響的組織帶來體內(nèi)平衡。雖然免疫反應(yīng)涉及許多因素，巨噬細(xì)胞被認(rèn)為是最重要的細(xì)胞之一，因此本節(jié)將重點(diǎn)介紹肽模擬物如何或可能用于調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞。巨噬細(xì)胞是動(dòng)態(tài)細(xì)胞，其表型受細(xì)胞外環(huán)境以及活性信號(hào)分子。傳統(tǒng)上，在討論巨噬細(xì)胞的表型時(shí)，據(jù)說有兩個(gè)不同的亞群 (i) M1（促炎）和 (ii) M2（抗炎/促愈合）。然而，這是一種高度簡化的觀點(diǎn)，因?yàn)槌蛉我槐硇偷臉O化實(shí)際上更像是一個(gè)連續(xù)體，M1 和 M2 之間的差異不是離散的。通過設(shè)計(jì)與 M2 巨噬細(xì)胞的免疫原性受體（如 TGF-bR、IL-4R、IL-6R、IL-10R 和 MCSFR）相互作用的短肽，可以調(diào)節(jié)與組織損傷和修復(fù)以及引入異物相關(guān)的免疫反應(yīng)。通過作用于促炎和抗炎細(xì)胞因子（如 IL 6 和 TNF-α）的表達(dá)以及活性氧的產(chǎn)生，可以開發(fā)出能夠減少炎癥、通過趨化作用募集細(xì)胞并最終改善傷口愈合的材料。雖然大多數(shù)與異物反應(yīng)相關(guān)的炎癥可以通過使用重組或自體蛋白質(zhì)或蛋白質(zhì)/肽模擬物來消除或減少，但可能包括小肽模擬物來激活和極化巨噬細(xì)胞，使其向 2 型表型發(fā)展。然而，由于激活過程的復(fù)雜性，很難確定一個(gè)或多個(gè)可以帶來所需反應(yīng)的序列；因此，目前已知的調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的序列并不多，這些序列有利于組織再生和再生生物材料的設(shè)計(jì)。還有許多序列被定義為抗菌和抗炎，一類在調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)方面顯示出良好前景的肽是先天防御調(diào)節(jié)肽 (IDR)。這些陽離子抗菌肽是天然存在的宿主防御肽或蛋白質(zhì) (HDP) 的合成陽離子類似物。它們是相對(duì)較短的肽（10-50 個(gè)氨基酸），沒有特定的共識(shí)序列。雖然它們具有直接殺死微生物的能力，但它們也能夠調(diào)節(jié)免疫和炎癥反應(yīng)。例如，它們能夠影響趨化性、刺激趨化因子的產(chǎn)生、引導(dǎo)巨噬細(xì)胞極化以及調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞粘附和活化標(biāo)志物的表達(dá)。IDR-1018 是此類肽中由 12 個(gè)氨基酸組成的肽。（VRLIVAVRIWRR-NH 2），已證實(shí)能夠增強(qiáng)抗炎反應(yīng)，同時(shí)維持對(duì)抗感染的重要促炎過程，這種能力是因?yàn)樗軌蝌?qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞極化至中間 M1-M2 狀態(tài)。此類肽的其他成員包括 IDR-HH2 和 IDR-1002，它們都具有相似的免疫調(diào)節(jié)能力�？咕� LL-37 和 SET-M33 也已證實(shí)能夠通過減少促炎細(xì)胞因子、酶和轉(zhuǎn)導(dǎo)因子來介導(dǎo)炎癥。
巨噬細(xì)胞活化控制免疫反應(yīng)的方式之一是通過表達(dá)/產(chǎn)生基質(zhì)金屬蛋白酶 (MMP)。MMP 是一類蛋白水解酶，它們本身能夠通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和趨化因子來調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)。MMP 有多種不同的類型，它們都能夠降解細(xì)胞外基質(zhì)蛋白并通過蛋白水解裂解或其他修飾激活生物活性分子。通過在構(gòu)成材料的肽內(nèi)加入 MMP 結(jié)合和裂解序列，可以增加其局部濃度，同時(shí)增強(qiáng)材料的蛋白水解降解，從而可以用內(nèi)源性基質(zhì)替換材料并釋放小肽片段，進(jìn)而調(diào)節(jié)其他細(xì)胞反應(yīng)。I 型膠原蛋白中發(fā)現(xiàn)的 MMP 表位的一個(gè)例子是氨基酸序列 GPQGIAG. 研究表明，膠原蛋白-PEG 復(fù)合物中存在此類序列可增強(qiáng) MMP-1 和 MMP-2 的蛋白水解降解作用。
促依從序列
再生生物材料的關(guān)鍵要求之一是支持內(nèi)源性細(xì)胞的生長、附著和增殖。確保細(xì)胞附著在材料上的一種方法是修改材料，使其包含顯示特定結(jié)合序列的肽。最普遍和最簡單的結(jié)合序列之一是 RGD 和 RGDS 基序，它們?cè)谡掣降鞍祝ㄈ缋w連蛋白和纖維蛋白原）以及結(jié)構(gòu)蛋白（如膠原蛋白和層粘連蛋白）中很突出。它們充當(dāng)多種不同 α 和 β 整合素結(jié)合受體的錨定位點(diǎn)。RGDS 序列還被證明可以抑制血小板聚集，因此顯示出一些抗血栓溶解活性。與 RGD 截然相反，KGD 序列被發(fā)現(xiàn)能通過抑制整合素結(jié)合來破壞細(xì)胞附著。另一種來自粘附蛋白纖連蛋白的促粘附序列是 PHSRN。PHSRN 和 RGD 一樣，是一種整合素細(xì)胞粘附基序，但它與許多其他線性細(xì)胞附著序列不同，因?yàn)樵撔蛄械目臻g組織必須模仿纖連蛋白中的空間組織才能發(fā)揮作用。同樣來自纖連蛋白的還有 REDV、LDV 和 KQAGDV 整合素結(jié)合基序，它們已被證明有助于人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）的錨定以及促進(jìn)平滑肌細(xì)胞粘附。層粘連蛋白衍生序列（如 IKVAV 和 YIGSR）也是重要的整合素結(jié)合配體。雖然 YIGSR 也表現(xiàn)出一些抗癌特性，但 YIGSR 和 IKVAV 序列均已證實(shí)能夠刺激神經(jīng)突生長，并已用于設(shè)計(jì)多種治療材料。結(jié)構(gòu)蛋白（如膠原蛋白）也顯示出一些細(xì)胞粘附序列，其中描述最詳盡的序列來自 I 型和 IV 型膠原蛋白。與前面提到的促粘附序列一樣，短 DGEA、GFOGER（其中 O 是羥脯氨酸）和 GFPGER 序列在整合素識(shí)別中起關(guān)鍵作用，因此已被納入多種組織修復(fù)策略。
肽在組織工程和生物材料中的應(yīng)用
通過生物工程技術(shù)對(duì)材料進(jìn)行改性，為生成合成和混合材料提供了一條有前途的途徑，這些材料不僅具有生物功能和相容性，而且還能夠控制細(xì)胞微環(huán)境。組織工程領(lǐng)域正在不斷發(fā)展和改進(jìn)，改變了科學(xué)家和工程師治療受損組織的方式。組織工程最重要的方面之一是設(shè)計(jì)具有生物相容性并能夠與細(xì)胞和宿主環(huán)境相互作用以促進(jìn)愈合的材料。為此，已開發(fā)出多種基質(zhì)，用于從組織置換和修復(fù)到藥物輸送等各種應(yīng)用。肽越來越多地被摻入或自組裝到基質(zhì)中，以增強(qiáng)細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)和生物活性、改善藥物輸送、提供抗菌特性以及許多其他應(yīng)用。在本節(jié)中，我們將簡要回顧一些基于肽的心臟、皮膚和角膜再生療法的代表性例子。在選擇文獻(xiàn)時(shí)，我們將搜索范圍限制為包含材料體內(nèi)評(píng)估的文章，見表2。
角膜和皮膚治療中的肽序列
膠原蛋白和彈性蛋白樣肽是皮膚和角膜組織修復(fù)中常用的肽。膠原蛋白是細(xì)胞外基質(zhì)中最豐富的蛋白質(zhì)，常用于生物材料。全長人膠原蛋白合成復(fù)雜，因?yàn)樗枰罅康霓D(zhuǎn)錄后修飾，并且不溶于大多數(shù)緩沖液，因此很難研究。然而，短的膠原蛋白模擬肽序列正被用于模擬全長膠原蛋白，通過在一小部分長度處加入重要的肽序列。這些膠原蛋白模擬序列通常需要在每個(gè)第三個(gè)位置上存在一個(gè)甘氨酸殘基，并含有許多脯氨酸和羥脯氨酸重復(fù)序列。這些序列形成左手多脯氨酸 II 螺旋鏈，然后以三組為一組自組裝成右手超螺旋。肽序列 (PKG) 4 (POG)4 (DOG) 4也被設(shè)計(jì)為自組裝的膠原蛋白模擬肽。然后修改此自組裝肽的 N 端以包含甘氨酸間隔物和末端半胱氨酸 (CG-linker)。添加末端半胱氨酸允許肽通過馬來酰亞胺化學(xué)附著到 8 臂 PEG 聚合物上。將這種新的膠原蛋白模擬肽混合聚合物用作固體植入物，在豬模型中植入 12 個(gè)月后，可產(chǎn)生透明且形狀良好的角膜，并沉積新的膠原蛋白和基質(zhì)細(xì)胞浸潤。通過添加分子 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酰膽堿 (MPC) 實(shí)現(xiàn)了配方的改進(jìn)，該分子已被證明可以減少炎癥并改善水凝膠的生物相容性。就 12 個(gè)月后的恢復(fù)而言，改進(jìn)配方與由 III 型重組人膠原蛋白制成的角膜模型移植物之間發(fā)現(xiàn)了相同的上皮、基質(zhì)和神經(jīng)恢復(fù)。
層粘連蛋白粘附五肽基序 YIGSR 也被移植到由水合膠原蛋白和N-異丙基丙烯酰胺共聚物組成的生物合成角膜上，并在尤卡坦微型豬身上進(jìn)行了測試。該材料的直徑為 5.5 毫米，厚度為 200 微米，通過板層角膜移植術(shù)植入。6 周后，植入物能夠成功再生宿主角膜上皮、基質(zhì)和神經(jīng)。相比之下，在實(shí)驗(yàn)期間，接受同種異體移植的對(duì)照眼中沒有觀察到神經(jīng)再生。
肽也可以通過各種方式進(jìn)行功能化，使其與納米粒子結(jié)合，生成仿生平臺(tái)，改變物理性質(zhì)和細(xì)胞相互作用，或使其融入原纖維或水凝膠中用于各種應(yīng)用。
彈性蛋白樣肽 (ELP) 已被證明在組織工程中非常有用，因?yàn)樗鼈兙哂袕椥�，可以幫助它們模仿許多不同組織和器官的物理特性 。雖然人體中的彈性蛋白含量很低（占皮膚干重的 2-4%），但它在皮膚的機(jī)械強(qiáng)度和支撐中起著重要作用，并且還被證明參與細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)。ELP 通常來自彈性蛋白的五肽序列 (VPGXG)，其中 X 可以是任何氨基酸 該序列在交聯(lián)時(shí)保持其彈性特性。有研究表明，人體無法區(qū)分 ELP 與內(nèi)源性彈性蛋白，而 ELP 基質(zhì)表現(xiàn)出與內(nèi)源性彈性蛋白相似的機(jī)械性能，這使得人體能夠使用支架重建天然 ECM。
Q11 和 RADA-16 等肽也已被加入生物材料并用于組織工程。RADA-16 與 EGF 結(jié)合已證實(shí)能改善皮膚細(xì)胞的流動(dòng)性，從而改善傷口愈合，尤其是不愈合傷口。最后，傷口愈合抗菌肽 (AMP) 也已用于治療不愈合感染傷口，如糖尿病足潰瘍。這些肽可預(yù)防感染、減少炎癥反應(yīng)并促進(jìn)細(xì)胞增殖和遷移，AMP具有廣泛的氨基酸序列，但它們通常由兩親結(jié)構(gòu)組成，其中包含大量堿性殘基。在人體皮膚中，AMP由顆粒層的角質(zhì)形成細(xì)胞合成和儲(chǔ)存。
心臟中的應(yīng)用
心肌梗塞 (MI) 是全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的主要原因，最終可能導(dǎo)致心力衰竭 。為了有效，肽基療法需要對(duì)局部蛋白酶具有抵抗力，并保留足夠長的時(shí)間以在心肌中發(fā)揮預(yù)期效果。所用的自組裝肽通常由交替的親水性和疏水性氨基酸組成，在暴露于生理滲透壓和 pH 值時(shí)，它們會(huì)迅速組裝成納米纖維結(jié)構(gòu)，可注射到心肌中形成 3D 微環(huán)境，此類療法在治療心肌梗塞方面已顯示出良好的前景。RADA 類離子自互補(bǔ)肽是第一代自組裝肽之一，也是在 MI 中應(yīng)用研究最深入的肽，因?yàn)樗鞘惺鄣�。�?dāng)與血小板衍生的生長因子 (PDGF) 一起輸送時(shí)，由 RADA 序列制成的自組裝納米纖維在大鼠 MI 模型中減少了梗塞面積并改善了心臟功能。盡管 PDGF 家族的幾個(gè)成員在心臟中存在過度表達(dá)，而且據(jù)報(bào)道它會(huì)誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞過度生長和心臟纖維化，這項(xiàng)研究表明，與自組裝納米纖維結(jié)合的 PDGF 實(shí)際上減少了心臟纖維化，表明 PDGF 的釋放得到了很好的控制。當(dāng)與 VEGF 結(jié)合時(shí)，RADA 衍生的納米纖維水凝膠也被證明可以改善大鼠和豬 MI 模型中的血管生成和心臟功能。RADA 序列也與細(xì)胞療法結(jié)合使用。例如，將 RADA 衍生的水凝膠注射到含有骨髓單核細(xì)胞 (MNC) 的豬 MI 模型中，可使細(xì)胞保留率增加約 8 倍，并改善 MI 后 1 個(gè)月的心臟功能。同樣，將成纖維細(xì)胞生長因子 (FGF) 固定在 RADA 水凝膠中的人類脂肪衍生基質(zhì)細(xì)胞 (ADSC) 注射到大鼠 MI 心臟中，并證明其可促進(jìn)血管生成并改善心臟收縮 。同樣，將胰島素樣生長因子-1 (IGF-1) 束縛到自組裝肽上可提高大鼠 MI 模型中移植的新生大鼠心肌細(xì)胞的存活率。細(xì)胞介導(dǎo)療法也通過某些類型的趨化因子的良好控制釋放得到增強(qiáng)。將基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1 (SDF-1) 結(jié)合到 RADA 納米纖維中，并證明其可通過募集內(nèi)皮祖細(xì)胞 (EPC) 來改善心臟功能，值得注意的是，SDF-1 還附著于易受 MMP-2 裂解的 6 個(gè)氨基酸序列上，以實(shí)現(xiàn)梗塞部位趨化因子的“智能釋放”，盡管在體內(nèi)沒有表現(xiàn)出額外的作用。
自組裝肽兩親物已成為多功能生物材料。肽的兩親性使其能夠在水性介質(zhì)中自組裝，無需使用有機(jī)溶劑，因此擴(kuò)大了其適用性。為了提高細(xì)胞保留率，將肽兩親物支架與 RGDS 結(jié)合，并與 MNC 一起皮下遞送。加入 RGDS 可改善體內(nèi)細(xì)胞的保留和增殖，同時(shí)增強(qiáng)體外內(nèi)皮標(biāo)志物的表達(dá)。同樣，肝素結(jié)合肽兩親物 (HBPA) 也被開發(fā)出來并被評(píng)估為 MI 治療的生物材料，旨在模擬天然肝素結(jié)合蛋白并能夠與多種蛋白質(zhì)結(jié)合，從而提高細(xì)胞對(duì)這些因子的識(shí)別 。當(dāng)與 VEGF 或 FGF 結(jié)合時(shí)，HBPA 在小鼠中表現(xiàn)出改善的血管生成和心臟收縮力。眾所周知，肝素可以保護(hù)生長因子免于蛋白水解，從而保持其活性形式，并增強(qiáng)其對(duì)各自受體的親和力，從而實(shí)現(xiàn)生長因子的持續(xù)釋放；然而，由于肝素來源于動(dòng)物，因此使用肝素可能會(huì)引發(fā)免疫反應(yīng)。為了克服這一限制，開發(fā)了合成的糖胺聚糖 (GAG) 模擬肽納米纖維支架并在體內(nèi)進(jìn)行了評(píng)估。GAG 支架在梗塞心肌中誘導(dǎo)了新血管形成，同時(shí)增加了 VEGF 表達(dá)和血管細(xì)胞募集，從而顯著改善了心臟功能。
鑒于梗塞心臟內(nèi)的“惡劣”環(huán)境，另一種方法是將可溶性肽遞送到聚合物支架內(nèi)，以模擬細(xì)胞外基質(zhì)降解產(chǎn)物，這些降解產(chǎn)物可以以細(xì)胞因子的方式發(fā)揮作用。支架膠原水凝膠中裝載的促血管生成層粘連蛋白衍生的 C16 和抗炎胸腺素 β4 衍生的 Ac-SDKP 已被證明可以上調(diào)皮下植入的血管生成反應(yīng)，同時(shí)下調(diào)炎癥，因此有望成為治療心肌梗死后缺血和炎癥的策略。胸腺素 β4 也已成功整合到膠原-殼聚糖水凝膠中，以便在心肌梗死后釋放到心臟中，與未改性水凝膠相比，其血管生長和心肌修復(fù)效果更佳。
細(xì)胞聯(lián)合療法的改進(jìn)
一些較大的細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 分子，如膠原蛋白和纖連蛋白，具有多個(gè)肽序列，這些肽序列可被細(xì)胞識(shí)別并誘導(dǎo)多種再生反應(yīng)。為了解決 MI 修復(fù)細(xì)胞成分保留和存活率較差的問題，人們已使用天然 ECM 的納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)模擬物來改善整合、增殖和分化。RGD 序列已被確定為纖連蛋白中的主要細(xì)胞結(jié)合域，并且能夠作為心肌細(xì)胞表達(dá)的整合素 αvβ5、αvβ3 和 α5β1 的配體。具有 RGD 基序的材料功能化可能通過更好的粘附和細(xì)胞整合對(duì)再生心肌發(fā)揮有利特性。已證明，將 RGD 摻入膠原蛋白和藻酸鹽支架可改善心肌細(xì)胞的收縮性和活力 。RGD-藻酸鹽系統(tǒng)還能夠改善血管內(nèi)皮細(xì)胞的粘附和增殖，并增加體內(nèi)血管的形成。當(dāng)用作包覆間充質(zhì)干細(xì)胞 (MSCs) 的微球時(shí)，RGD-藻酸鹽組合改善了注射部位的細(xì)胞保留，此外還增強(qiáng)了大鼠 MI 模型中的小動(dòng)脈形成。同樣，用環(huán)狀 RGDfK 肽修飾的藻酸鹽支架（該肽具有蛋白酶抗性并對(duì)細(xì)胞整合素具有高親和力）可提高移植 MSC 的存活率并促進(jìn)大鼠 MI 模型中的血管生成。RGDSP 也是一種粘附序列，可促進(jìn)細(xì)胞粘附并刺激與早期心臟發(fā)育相關(guān)的整合素。當(dāng)與自組裝肽 RADA16 結(jié)合時(shí)，RGDSP 支架可對(duì)骨髓衍生的心臟干細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用，這些干細(xì)胞從 MSC 中分離出來并被鑒定為 c-kit、Nkx2.5 和 GATA4 陽性群體，并通過增強(qiáng)心臟分化改善 MI 后大鼠的心臟功能。RGDSP 與 RADA16 組裝時(shí)呈現(xiàn)納米直徑的纖維結(jié)構(gòu)，提供三維支架，可能有利于移植細(xì)胞生長的微環(huán)境。YIGSR 序列（層粘連蛋白衍生）是另一個(gè) ECM 衍生肽的例子，已被研究作為功能性添加劑來增強(qiáng)細(xì)胞療法。在一項(xiàng)研究中，YIGSR 與一氧化氮供體聚賴氨酸序列（KKKKK）結(jié)合固定在自組裝肽兩親物中。這些肽的組合在捕獲 EPC 并誘導(dǎo)其分化為內(nèi)皮細(xì)胞方面表現(xiàn)出色。QHREDGS 也是一種 ECM 衍生肽，基于血管生成素-1 的纖維蛋白原樣結(jié)構(gòu)域。由于整合素配體的同源性，據(jù)報(bào)道 QHREDGS 序列在體外對(duì)心肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞具有雙重保護(hù)作用。在大鼠MI模型中，膠原蛋白-殼聚糖水凝膠中加入 QHREDGS 可改善心臟功能，并通過 β1-整合素募集心臟細(xì)胞。雖然這些數(shù)據(jù)在細(xì)胞募集到治療部位方面很有希望，但引發(fā)的下游信號(hào)可能與天然基質(zhì)不同，這可能是由于 ECM 蛋白中含有的其他成分或結(jié)構(gòu)差異。在體外研究表明，用RGD和YIGSR肽培養(yǎng)的肌細(xì)胞表現(xiàn)出粘著斑激酶（FAK）表達(dá)降低，F(xiàn)AK是機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的一部分，盡管細(xì)胞的粘附性與天然蛋白質(zhì)纖連蛋白和層粘連蛋白相當(dāng)，并且β1-整合素表達(dá)水平?jīng)]有變化。
還研究了對(duì)特定細(xì)胞類型至關(guān)重要的其他肽配體。例如，由于 Notch 信號(hào)已被證明可促進(jìn)心臟祖細(xì)胞 (CPC) 介導(dǎo)的心臟修復(fù) ，RADA 自組裝肽已用 Notch1 配體 Jagged1 的肽模擬物進(jìn)行功能化，并證明在與 CPC 一起移植時(shí)具有治療益處，可改善急性滯留并改善大鼠 MI 模型中的心臟重塑。開發(fā)能夠調(diào)節(jié)對(duì)內(nèi)源性細(xì)胞類型（如 NOTCH1）至關(guān)重要的信號(hào)通路的生物材料非常重要，因?yàn)檫@些細(xì)胞內(nèi)源性地存在于具有確定成分的微環(huán)境內(nèi)，并根據(jù)損傷、衰老或疾病后的環(huán)境線索發(fā)揮修復(fù)作用。循環(huán)血管生成細(xì)胞 (CAC) 是 MI 細(xì)胞療法的另一個(gè)有希望的候選者，在血管生成和心肌再生中發(fā)揮著重要作用。甲酰肽受體 2 (FPR2) 屬于 G 蛋白偶聯(lián)受體家族，已被建議刺激和促進(jìn)單核細(xì)胞系、中性粒細(xì)胞和 B 淋巴細(xì)胞的趨化性。WKYMVm 是一種對(duì) FRP2 具有強(qiáng)親和力的合成六肽，注射到 MI 后小鼠體內(nèi)，可增強(qiáng)骨髓 CAC 的動(dòng)員，從而保護(hù)心肌免于凋亡，增加血管密度并保持心臟功能。同樣，基質(zhì)細(xì)胞衍生因子 1 (SDF-1) 是造血干細(xì)胞的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子之一，可影響 EPC（CAC 的主要群體之一）的增殖和動(dòng)員，從而誘導(dǎo)血管生成并在心肌缺血中顯著上調(diào)。然而，外源性 SDF 會(huì)被多種蛋白酶迅速降解。為了克服這一限制，研究人員設(shè)計(jì)了一種多肽類似物，與天然 SDF 相比，該類似物表現(xiàn)出更強(qiáng)的生理能力，可以誘導(dǎo) EPC 遷移并改善心室功能。在另一項(xiàng)研究中，RoY 是一種 12 個(gè)氨基酸的合成肽，可特異性結(jié)合 78 kDa 葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白 (GRP78) 受體，該受體在缺氧條件下主要表達(dá)于血管內(nèi)皮細(xì)胞，與溫敏性殼聚糖氯化物水凝膠結(jié)合。該材料誘導(dǎo)了大鼠 MI 模型中的血管生成活性并減輕了心肌損傷。組蛋白去乙�；� 7 (HDAC7) 衍生的磷酸化 7-氨基酸肽也已成功整合到膠原水凝膠中，以便在心肌梗死后釋放到心臟中，通過增強(qiáng)干細(xì)胞抗原 1 (Sca-1) 陽性干細(xì)胞募集和分化實(shí)現(xiàn)血管生長和心肌修復(fù)。雖然基于肽的策略可以控制細(xì)胞粘附、信號(hào)定位和細(xì)胞因子釋放，但肽通常高度普遍存在，并不特定于特定的細(xì)胞類型或信號(hào)通路。在這些治療材料準(zhǔn)備好用于臨床應(yīng)用之前，還需要進(jìn)一步研究。
結(jié)論與展望
隨著該領(lǐng)域?qū)で箝_發(fā)臨床可轉(zhuǎn)化的組織再生仿生材料，顯然肽基生物材料能夠產(chǎn)生治療方法，不僅可以提高生活質(zhì)量，還可以解決與動(dòng)物源材料的異種性質(zhì)和重組制備蛋白質(zhì)的高成本相關(guān)的當(dāng)前問題。由于 SPPS 的最新進(jìn)展以及對(duì)復(fù)雜生物環(huán)境中肽和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)-功能關(guān)系的更好理解，設(shè)計(jì)能夠引發(fā)所需反應(yīng)或增強(qiáng)生物相容性的靶向生物材料變得更加可行。這些短的模擬肽通常也比其全長類似物更易于加工，因此更容易通過各種不同的功能進(jìn)行修改，從而賦予其有益的特性，例如增強(qiáng)溶解度、簡單的一步連接到聚合物骨架或刺激響應(yīng)性（pH、光、溫度等）。鑒于傷口愈合過程的復(fù)雜性，隨著我們對(duì)決定組織再生的因素的了解越來越多，我們很可能會(huì)開始看到組合方法的發(fā)展和由許多不同結(jié)構(gòu)和序列的肽模擬物組成的材料的設(shè)計(jì)增加。雖然這種復(fù)雜的材料目前很難設(shè)計(jì)，但隨著預(yù)測模型的改進(jìn)和大型生物活性肽數(shù)據(jù)庫的出現(xiàn)，這項(xiàng)任務(wù)將大大簡化。
