IT202000004528A1 - Self-assembling peptides - Google Patents
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Classifications
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Description
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Della Domanda di Brevetto per Invenzione Industriale dal Titolo: Of the Patent Application for Industrial Invention entitled:
?Peptidi auto-assemblanti? ? Self-assembling peptides?
Settore tecnico Technical field
? stato dimostrato che gli idrogel a base di peptidi sono materiali biomedici preminenti a causa del loro elevato contenuto di acqua, stabilit? meccanica modulabile, ottima biocompatibilit? ed eccellente iniettabilit?. La capacit? degli idrogel a base di peptidi di fornire ambienti che imitano la matrice extracellulare apre opportunit? per le loro applicazioni biomediche quali ingegneria dei tessuti e medicina rigenerativa, somministrazione di farmaci, coltura tridimensionale di tessuti ed emostasi. ? Peptide-based hydrogels have been shown to be preeminent biomedical materials due to their high water content, stability. modular mechanics, excellent biocompatibility? and excellent injectability. The capacity peptide-based hydrogels to provide environments that mimic the extracellular matrix opens up opportunities. for their biomedical applications such as tissue engineering and regenerative medicine, drug delivery, three-dimensional tissue culture and hemostasis.
I peptidi autoassemblanti (SAP) sono peptidi corti (di solito 8-16 residui) che si auto-organizzano spontaneamente in nanofibre intrecciate con diametri di 10-20 nm (Pugliese, R., Gelain, F. Peptidic biomaterials: from selfassembling to regenerative medicine. Trends Biotechnol. 2017; 35,145-158). Questo processo guidato dall'energia libera pu? essere regolato dalla chimica molecolare (ad es. molecole di co-assemblaggio), condizioni di assemblaggio (pH, temperatura o elettroliti) e cinetica di assemblaggio. La versatilit? di progettazione dei blocchi peptidici, in combinazione con la loro capacit? di adottare specifiche strutture secondarie (di solito strutture a foglio ?), offre una strategia adatta per progettare nanomateriali con caratteristiche strutturali controllate a livello di nanoscala. Inoltre, i SAP sono biomateriali bioassorbibili e non tossici. Self-assembling peptides (SAP) are short peptides (usually 8-16 residues) that spontaneously self-organize into woven nanofibers with diameters of 10-20 nm (Pugliese, R., Gelain, F. Peptidic biomaterials: from selfassembling to regenerative medicine. Trends Biotechnol. 2017; 35,145-158). This free energy driven process can be regulated by molecular chemistry (e.g. co-assembly molecules), assembly conditions (pH, temperature, or electrolytes) and assembly kinetics. The versatility? design of the peptide blocks, in combination with their ability? to adopt specific secondary structures (usually sheet structures?), offers a suitable strategy for designing nanomaterials with structural characteristics controlled at the nanoscale level. Furthermore, SAPs are bioabsorbable and non-toxic biomaterials.
Esempi di tali SAP includono peptidi a foglio ? con residui di amminoacidi idrofili e idrofobici carichi alternati. RADA16 (cio? Ac-RADARADARADARADA-CONH2, SEQ ID NO: 18) ? un peptide ionico autocomplementare ben noto, che d? idrogel a base SAP ben caratterizzati (Zhang, S. et al. Spontaneous assembly of a self-complementary oligopeptide to form a stable macroscopic membrane. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90,3334-3338). Tuttavia, RADA16 e altri SAP noti hanno limitazioni pratiche. Ad esempio, RADA16 deve essere formulato a pH acido per essere solubilizzato, il che pu? causare danni alle cellule e / o ai tessuti. I peptidi sono entit? chimiche che sono onnipresenti in natura e il loro uso ? sfruttato per molte applicazioni in diversi campi; vale a dire materiale peptidico, chimica dei medicinali, nutraceutica e agricoltura. Anche se il concetto di peptide come materiale ? accettato fin dagli anni '90, le miscele di peptidi di origine alimentare, come le proteine di legumi, come sistemi di giacimento di nuovo materiale peptidico sono completamente sconosciute e poco investigate. Examples of such SAPs include sheet peptides? with alternating charged hydrophilic and hydrophobic amino acid residues. RADA16 (i.e. Ac-RADARADARADARADA-CONH2, SEQ ID NO: 18)? a well known autocomplementary ion peptide, which gives? well characterized SAP-based hydrogels (Zhang, S. et al. Spontaneous assembly of a self-complementary oligopeptide to form a stable macroscopic membrane. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1993; 90,3334-3338). However, RADA16 and other known SAPs have practical limitations. For example, RADA16 must be formulated at acidic pH to be solubilized, which can cause damage to cells and / or tissues. Are peptides entities? chemicals that are ubiquitous in nature and their use? exploited for many applications in different fields; namely peptide material, drug chemistry, nutraceuticals and agriculture. Although the concept of peptide as a material? accepted since the 1990s, blends of food-borne peptides, such as legume proteins, as reservoir systems of new peptide material are completely unknown and little investigated.
Le proteine dei legumi dovrebbero essere frazionate con solubilit? differenziale in albumine, globuline, prolamine e gluteline. Le globuline di legume, che funzionano principalmente come proteine di conservazione, possono essere ulteriormente separate mediante ultracentrifugazione o cromatografia in due componenti principali: legumine (11S) e viciline (7S) e alcune altre frazioni minori. Nella soia, le legumine (indicate anche come glicinina) derivano da un precursore proteico, e sono suddivise in un polipeptide acido (catena) A (pI ? 5) e un polipeptide basico (catena) B (pI ? 8.2). Questi due peptidi sono collegati da un ponte disolfuro e sono considerati subunit?. Esiste una forte omologia tra i legumi di diverse specie di legumi e il sito di scissione del polipeptide A / B ? altamente conservato, sebbene le regioni variabili si trovino principalmente nel peptide A (Arnoldi, A. et al. The Role of Grain Legumes in the Prevention of Hypercholesterolemia and Hypertension. Crit Rev Plant Sci 2015; 34.144-168). Legume proteins should be fractionated with solubility? differential in albumin, globulin, prolamine and gluteline. Legume globulins, which function primarily as storage proteins, can be further separated by ultracentrifugation or chromatography into two main components: legumins (11S) and vicilins (7S) and some other minor fractions. In soy, legumins (also referred to as glycinine) are derived from a protein precursor, and are broken down into an acidic polypeptide (chain) A (pI? 5) and a basic polypeptide (chain) B (pI? 8.2). These two peptides are linked by a disulfide bridge and are considered subunits. Is there a strong homology between the legumes of different legume species and the cleavage site of polypeptide A / B? highly conserved, although the variable regions are mainly found in peptide A (Arnoldi, A. et al. The Role of Grain Legumes in the Prevention of Hypercholesterolemia and Hypertension. Crit Rev Plant Sci 2015; 34.144-168).
Pertanto, rimane la necessit? di migliorare i peptidi autoassemblanti che possono essere utilizzati per applicazioni che si occupano di cellule e / o tessuti. Therefore, the need remains? to improve self-assembling peptides that can be used for applications dealing with cells and / or tissues.
Descrizione Description
La presente divulgazione si basa, almeno in parte, sullo sviluppo di peptidi ionici autoassemblanti aventi combinazioni specifiche di amminoacidi polari ionici, amminoacidi idrofobici e amminoacidi polari non ionici. I SAP secondo la presente invenzione sono usati per produrre idrogel migliorati con vantaggiose caratteristiche fisiche in condizioni fisiologiche. Ad esempio, possono essere prodotte soluzioni acquose dei SAP che rimangono stabili, fluide e iniettabili in condizioni fisiologiche. Al momento della gelificazione, i SAP secondo la presente invenzione presentano sorprendenti parametri viscoelastici e formano spontaneamente nanofibre lunghe e raggruppate, propriet? utili in applicazioni cliniche, industriali e / o di ricerca. The present disclosure is based, at least in part, on the development of self-assembling ionic peptides having specific combinations of ionic polar amino acids, hydrophobic amino acids and non-ionic polar amino acids. The SAPs according to the present invention are used to produce improved hydrogels with advantageous physical characteristics under physiological conditions. For example, aqueous solutions of the SAPs can be produced which remain stable, fluid and injectable under physiological conditions. At the time of gelation, the SAPs according to the present invention exhibit surprising viscoelastic parameters and spontaneously form long and grouped nanofibers, properties useful in clinical, industrial and / or research applications.
Descrizione delle figure Description of the figures
Figura 1: (A) struttura cristallina della glicinina G1 e il ?strand compreso nello stesso peptide; (B) indice di idropatia; (C) propensione a formare strutture ?-sheet stabili al di fuori dell'ambiente proteico in cui si trova; (D) residui accessibili ai solventi. Figure 1: (A) crystal structure of glycinine G1 and the? Strand comprised in the same peptide; (B) index of hydropathy; (C) propensity to form stable? -Sheet structures outside the protein environment in which it is found; (D) residues accessible to solvents.
Figura 2: Propriet? biomeccaniche di (A) RIES12; (B) RIES16; (C) Scaffold peptidici assemblati SEIR12 all'1% (p / v). Figure 2: Properties biomechanics of (A) RIES12; (B) RIES16; (C) SEIR12 assembled peptide scaffolds at 1% (w / v).
Figura 3: Propriet? biomeccaniche di RIES12 a diversa concentrazione. Figura 4: valutazione di iniettabilit? del peptide RIES12. Figure 3: Properties biomechanics of RIES12 at different concentrations. Figure 4: evaluation of injectability of the peptide RIES12.
Figura 5: Organizzazione supramolecolare dell'idrogel peptidico RIES12 all'1% (p / v). (A) L'idrogel RIES12 presenta un modello CD comprendente un picco negativo vicino a 218 nm e un picco positivo a 195 nm caratteristici della conformazione del ?-sheet; (B) Il test ThT ha mostrato un tipico segnale di emissione legante l'amiloide (picco a ~ 490 nm) confermando la natura ricca di ? dell'idrogel RIES12. Figure 5: Supramolecular organization of 1% (w / v) RIES12 peptide hydrogel. (A) The RIES12 hydrogel exhibits a CD pattern comprising a negative peak near 218 nm and a positive peak at 195 nm characteristic of the? -Sheet conformation; (B) The ThT test showed a typical amyloid-binding emission signal (peak at ~ 490 nm) confirming the rich nature of? of the RIES12 hydrogel.
Figura 6: Immagini della microscopia a forza atomica (AFM) di (A) RIES12; (B) SEIR12; (C, scopi comparativi) RIES16; e (D, scopi comparativi) idrogel peptidico HydroMatrix all'1% (p / v). Figure 6: Atomic force microscopy (AFM) images of (A) RIES12; (B) SEIR12; (C, comparative purposes) RIES16; and (D, comparative purposes) 1% (w / v) HydroMatrix peptide hydrogel.
Figura 7: stabilit? termo-meccanica del peptide RIES12 lungo una rampa di temperatura di 25-37 ? C. Figure 7: stability thermo-mechanics of the RIES12 peptide along a temperature ramp of 25-37? C.
Figura 8: vitalit? cellulare delle cellule (A) Caco-2 e (B) HepG2 su HydroMatrix, RIES12 0,5% o RIES121% (p / v) (bar 100 ?m). Figure 8: vitality cell of (A) Caco-2 and (B) HepG2 cells on HydroMatrix, RIES12 0.5% or RIES121% (w / v) (bar 100? m).
In una prima forma di realizzazione, gli autori descrivono sorprendentemente l'uso di peptidi estratti da prodotti naturali, preferibilmente da legumi, ancor pi? preferibilmente da globuline di legumi, nell'ottenimento di un nuovo materiale. In a first embodiment, the authors surprisingly describe the use of peptides extracted from natural products, preferably from legumes, even more so. preferably from legume globulins, in obtaining a new material.
Gli autori della presente invenzione hanno sorprendentemente dimostrato la propensione del peptide RIES, appartenente alla glicinina G1, una proteina di soia, all'autoassemblaggio spontaneo. The authors of the present invention have surprisingly demonstrated the propensity of the RIES peptide, belonging to glycinine G1, a soy protein, to spontaneous self-assembly.
Da detta sorprendente osservazione, in alcuni aspetti, la divulgazione fornisce peptidi autoassemblanti (SAP), in cui i SAP comprendono una sequenza di residui di amminoacidi naturali e / o sintetici, amminoacidi modificati chimicamente e composti di sintesi che hanno propriet? note nell'arte per essere caratteristiche di un amminoacido, in cui detta sequenza ? come indicato nella Formula I: From said surprising observation, in some respects, the disclosure provides self-assembling peptides (SAPs), in which the SAPs comprise a sequence of natural and / or synthetic amino acid residues, chemically modified amino acids and synthetic compounds which have properties known in the art to be characteristic of an amino acid, in which said sequence? as indicated in Formula I:
[XYZSer]n[SerZYX]m[XYZSer]o[SerZYX]p Formula I, [XYZSer] n [SerZYX] m [XYZSer] o [SerZYX] p Formula I,
in cui ogni (X) ? indipendentemente un amminoacido carico positivamente, in cui ogni (Y) ? indipendentemente un amminoacido non polare con catene laterali idrofobiche, in cui ogni (Z) ? indipendentemente un amminoacido carico negativamente, in cui n = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4, m = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4, o = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4, p = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4, in cui m n o p ? un numero intero di 2, 3 o 4. where each (X)? independently a positively charged amino acid, in which each (Y)? independently a non-polar amino acid with hydrophobic side chains, where each (Z)? independently a negatively charged amino acid, where n = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4, m = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4, o = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4, p = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4, where m n or p? an integer of 2, 3, or 4.
In una forma di realizzazione, i residui di amminoacidi sono naturali e in detta Formula I ciascuna (X) ? indipendentemente un amminoacido carico positivamente, ogni (Y) ? indipendentemente un amminoacido non polare con catene laterali idrofobiche, ciascuna (Z) ? indipendentemente un amminoacido carico negativamente. In one embodiment, the amino acid residues are natural and in said Formula I each (X)? independently a positively charged amino acid, each (Y)? independently a non-polar amino acid with hydrophobic side chains, each (Z)? independently a negatively charged amino acid.
In una forma di realizzazione preferita, in detta Formula I ciascuna (X) ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Arg, Lys e His, ciascuna (Y) ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Ile, Leu, Val e Ala ciascuna (Z) ? selezionato indipendentemente dal gruppo costituito da Asp e Glu. In a preferred embodiment, in said Formula I each (X)? independently selected from the group consisting of Arg, Lys and His, each (Y)? selected independently from the group consisting of Ile, Leu, Val and Ala each (Z)? independently selected from the group consisting of Asp and Glu.
In alcune forme di realizzazione, il peptide autoassemblante comprende un gruppo funzionale N-terminale, un gruppo funzionale C-terminale o entrambi. In some embodiments, the self-assembling peptide comprises an N-terminal functional group, a C-terminal functional group, or both.
In alcune forme di realizzazione, il gruppo funzionale N-terminale ? un acetile, un formile, piroglutamil (pGlu), biotina, polietilenglicole (PEG), urea, alchilammina, carbammato, sulfonammide, dansile, 2,4-dinitrofenile, fluoresceina, Acido acetico 7-metossi-cumarina, 9-fluorenilmetilossicarbonile, acido palmitico, succinil, cloroacetile, maleimide, benzilossicarbonil, bromoacetil, nitrilotriacetile, acido terzbossossicarbonile, acido 4-idrossifenilpropico, acido glicil-triclico, acido butil-triclico, acido di butil-butile, tril-butile, acido di butil-tricile, acido di butil-butile, tril-butil, In alcune forme di realizzazione, il gruppo funzionale C-terminale ? o un'ammide, una N-alchil ammide, un'aldeide, un estere, un alcool, para-nitroanilide (pNA), 7-amino-4-metilcoumarina (Amc), un'idrazide , acido idrossamico, clorometilchetone, pnitroanilina, para-nitrofenolo, idrossisucinimide estere, fluorometilchetone, cisteamide, estere 9-fluorenemetil (Fm), estere allilico, 2,4-dimetossibenzil estere, estere 2-fenilisopropilico, estere p-nitrobenzile, estere Estere 2-clorotritilico. In some embodiments, the N-terminal functional group? an acetyl, a formyl, pyroglutamyl (pGlu), biotin, polyethylene glycol (PEG), urea, alkylamine, carbamate, sulfonamide, dansyl, 2,4-dinitrophenyl, fluorescein, acetic acid 7-methoxy-coumarin, 9-fluorenylmethyloxycarbonyl, palmitic acid , succinyl, chloroacetyl, maleimide, benzyloxycarbonyl, bromoacetyl, nitrilotriacetyl, tertzboxxycarbonyl acid, 4-hydroxyphenylpropic acid, glycyl-triclic acid, butyl-triclic acid, butyl-butyl acid, tryl-butyl, butyl-tricylic acid -butyl, tryl-butyl, In some embodiments, the C-terminal functional group? or an amide, an N-alkyl amide, an aldehyde, an ester, an alcohol, para-nitroanilide (pNA), 7-amino-4-methylcoumarin (Amc), a hydrazide, hydroxamic acid, chloromethylketone, pnitroaniline, para-nitrophenol, hydroxysucinimide ester, fluoromethylketone, cysteamide, 9-fluorenemethyl ester (Fm), allyl ester, 2,4-dimethoxybenzyl ester, 2-phenylisopropyl ester, p-nitrobenzyl ester, 2-chlorotrityl ester.
In alcune forme di realizzazione, il gruppo funzionale N-terminale ? un acetile. In alcune forme di realizzazione, il gruppo funzionale C-terminale ? un'ammide. In alcune forme di realizzazione, il gruppo funzionale N-terminale ? un acetile e il gruppo funzionale C-terminale ? un'ammide. In some embodiments, the N-terminal functional group? an acetyl. In some embodiments, the C-terminal functional group? an amide. In some embodiments, the N-terminal functional group? an acetyl and the C-terminal functional group? an amide.
In alcune forme di realizzazione, il SAP comprende almeno un motivo peptidico biologicamente attivo (ad esempio uno, due, tre, quattro o pi?). In alcune forme di realizzazione, almeno un motivo peptidico biologicamente attivo ? presente all'estremit? N-terminale del SAP. In alcune forme di realizzazione, almeno un motivo peptidico biologicamente attivo ? presente all'estremit? C-terminale del SAP. In alcune forme di realizzazione, almeno un motivo peptidico biologicamente attivo deriva da laminina-1, collagene IV, fibronectina, elastina, peptide homing 1 del midollo osseo, peptide homing 2 del midollo osseo o mielopeptide. In some embodiments, the SAP comprises at least one biologically active peptide motif (e.g., one, two, three, four or more). In some embodiments, at least one biologically active peptide motif? present at the end? N-terminal of the SAP. In some embodiments, at least one biologically active peptide motif? present at the end? C-terminal of the SAP. In some embodiments, at least one biologically active peptide motif is derived from laminin-1, collagen IV, fibronectin, elastin, bone marrow homing peptide 1, bone marrow homing peptide 2, or myelopeptide.
Salvo quanto diversamente definito nel presente documento, i termini scientifici e tecnici utilizzati nella presente divulgazione avranno i significati che sono comunemente compresi da quelli di ordinaria esperienza nella tecnica. Except as otherwise defined herein, scientific and technical terms used in this disclosure will have meanings that are commonly understood by those of ordinary skill in the art.
I metodi e le tecniche della presente divulgazione vengono generalmente eseguiti, se non diversamente indicato, secondo i metodi convenzionali ben noti nella tecnica e come descritti in vari riferimenti generali e pi? specifici che sono citati e discussi in questa descrizione. I termini di chimica qui usati sono usati secondo l'uso convenzionale nell'arte, come esemplificato dal ?The McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms", Parker S., Ed., McGraw-Hill, San Francisco, C.A. (1985). The methods and techniques of the present disclosure are generally performed, unless otherwise indicated, according to conventional methods well known in the art and as described in various general references and more. specifics that are mentioned and discussed in this description. The chemical terms used here are used according to conventional use in art, as exemplified by? The McGraw-Hill Dictionary of Chemical Terms ", Parker S., Ed., McGraw-Hill, San Francisco, C.A. (1985).
Il termine "autoassemblaggio", come usato nel presente documento, si riferisce alla capacit? di alcuni peptidi di auto-associarsi spontaneamente a strutture di ordine superiore (ad esempio ?-sheet). In alcune forme di realizzazione, l'interazione tra i singoli peptidi autoassemblanti ? reversibile, in modo tale che la composizione possa passare in modo reversibile tra uno stato di gel e uno stato di soluzione. Le interazioni tra i singoli peptidi autoassemblanti possono essere interazioni non covalenti tra cui legami a idrogeno, interazioni ioniche, interazioni elettrostatiche, forze di van der Waals e interazioni idrofobiche. In varie forme di realizzazione, la nanostruttura peptidica autoassemblata comprende peptidi in ?-sheet. La nanostruttura pu? essere una nanofibra o una rete di nanofibre. The term "self-assembly", as used in this document, refers to the capacity. of some peptides to spontaneously self-bind to higher order structures (e.g.? -sheet). In some embodiments, the interaction between the individual self-assembling peptides? reversible, so that the composition can change reversibly between a gel state and a solution state. The interactions between individual self-assembling peptides can be non-covalent interactions including hydrogen bonds, ionic interactions, electrostatic interactions, van der Waals forces, and hydrophobic interactions. In various embodiments, the self-assembled peptide nanostructure comprises peptides in? -Sheet. The nanostructure can? be a nanofiber or a nanofiber network.
Come qui usato, il termine "residuo di amminoacidi" o "amminoacidi" include residui di amminoacidi naturali e sintetici inclusi gli amminoacidi D e L; amminoacidi alfa, beta e gamma; aminoacidi modificati chimicamente; e composti sintetizzati chimicamente che hanno propriet? note nell'arte come caratteristiche di un amminoacido. As used herein, the term "amino acid residue" or "amino acids" includes natural and synthetic amino acid residues including amino acids D and L; alpha, beta and gamma amino acids; chemically modified amino acids; and chemically synthesized compounds that have properties? known in the art as characteristics of an amino acid.
Come qui usato, il termine "idrogel" si riferisce a una composizione comprendente una rete tridimensionale di peptidi autoassemblanti. Il termine idrogel pu? essere usato per indicare una rete di peptidi autoassemblanti allo stato secco (xerogel) o allo stato umido. Allo stato umido, l'idrogel pu? includere un elevato contenuto di acqua (ad esempio, tra circa il 90% e circa il 99,9% di acqua). Gli idrogel hanno molte propriet? desiderabili per le applicazioni biomediche. Ad esempio, gli idrogel possono essere fabbricati in modo tale che non siano tossici e compatibili con i tessuti. Inoltre, gli idrogel sono generalmente altamente permeabili all'acqua, agli ioni, agli elettroliti e alle piccole molecole. As used herein, the term "hydrogel" refers to a composition comprising a three-dimensional network of self-assembling peptides. The term hydrogel can? be used to indicate a network of self-assembling peptides in the dry state (xerogel) or in the wet state. In the wet state, the hydrogel can? include a high water content (for example, between about 90% and about 99.9% water). Do hydrogels have many properties? desirable for biomedical applications. For example, hydrogels can be manufactured in such a way that they are non-toxic and compatible with tissues. Furthermore, hydrogels are generally highly permeable to water, ions, electrolytes and small molecules.
Come qui utilizzato, il termine "isolato" in riferimento alle cellule si riferisce a una cellula che ? stata separata meccanicamente dall'ambiente da cui si trova in natura. As used herein, the term "isolate" in reference to cells refers to a cell that? been mechanically separated from the environment from which it occurs in nature.
Come qui usato, i termini "proteine" e "peptidi" sono usati in modo intercambiabile per riferirsi a un polimero di residui di amminoacidi collegati all'altro mediante legami peptidici tra i gruppi alfa-amino e carbossilici di residui adiacenti. I termini "proteina" e "peptide" includono polimeri con residui di amminoacidi modificati (ad esempio residui di amminoacidi fosforilati, ammidati o glicati) e analoghi degli amminoacidi. As used herein, the terms "proteins" and "peptides" are used interchangeably to refer to one polymer of amino acid residues linked to each other by peptide bonds between the alpha-amino and carboxyl groups of adjacent residues. The terms "protein" and "peptide" include polymers with modified amino acid residues (e.g., phosphorylated, amidated or glycated amino acid residues) and amino acid analogs.
In un aspetto, la divulgazione fornisce SAP e composizioni comprendenti almeno un SAP qui descritto. I SAP si assemblano spontaneamente in strutture di ordine superiore tramite interazioni elettrostatiche intermolecolari e intramolecolari quando presenti in una soluzione acquosa. Queste strutture di ordine superiore includono ?-sheet, strutture di nanofibre e strutture tridimensionali di rete o mesh. Queste strutture di ordine superiore in soluzioni acquose possono diventare idrogel aventi una variet? di propriet? desiderabili. In one aspect, the disclosure provides SAPs and compositions comprising at least one SAP described herein. SAPs spontaneously assemble into higher order structures via intermolecular and intramolecular electrostatic interactions when present in an aqueous solution. These higher-order structures include? -Sheets, nanofiber structures, and three-dimensional network or mesh structures. These higher order structures in aqueous solutions can become hydrogels having a variety of properties. owned desirable.
Oltre ai SAP, le composizioni possono includere anche altri additivi come agenti di tonicit?, tamponi, biomolecole e cellule. Sebbene i SAP e le strutture di ordine superiore (ad es. scaffold) costituiti dallo stesso possano essere biodegradabili, queste strutture di ordine superiore mantengono preferibilmente la loro integrit? strutturale per un periodo di tempo necessario per l'uso previsto. In addition to SAPs, the compositions may also include other additives such as tonic agents, buffers, biomolecules and cells. Although SAPs and higher-order structures (e.g. scaffolds) made from it may be biodegradable, these higher-order structures preferably retain their integrity. structural for a period of time necessary for the intended use.
In alcune forme di realizzazione, il SAP comprende una sequenza di amminoacidi come indicato in: In some embodiments, the SAP comprises a sequence of amino acids as indicated in:
[XYZSer]n[SerZYX]m[XYZSer]o[SerZYX]p Formula I, [XYZSer] n [SerZYX] m [XYZSer] o [SerZYX] p Formula I,
in cui ogni (X) ? indipendentemente un amminoacido carico positivo selezionato dal gruppo costituito da Arg, Lys e His, in cui ogni (Y) ? indipendentemente un amminoacido non polare selezionato dal gruppo costituito da Ile, Leu, Val e Ala in cui ciascuna (Z) ? indipendentemente un amminoacido carico negativo selezionato dal gruppo costituito da Asp e Glu, in cui n = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4, m = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4 in cui o = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4; p = 0 o un numero intero di 1, 2, 3 o 4; m n o p ? un numero intero di 2, 3 o 4. where each (X)? independently a charged positive amino acid selected from the group consisting of Arg, Lys and His, in which each (Y)? independently a non-polar amino acid selected from the group consisting of Ile, Leu, Val and Ala in which each (Z)? independently a negative charged amino acid selected from the group consisting of Asp and Glu, where n = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4, m = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4 where or = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4; p = 0 or an integer of 1, 2, 3 or 4; m n or p? an integer of 2, 3, or 4.
In alcune forme di realizzazione, detta X ? Arg, detta Y ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Ile, Leu, Val e Ala e detta Z ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Asp, Glu. In some embodiments, said X? Arg, called Y? selected independently from the group consisting of Ile, Leu, Val and Ala and called Z? independently selected from the group consisting of Asp, Glu.
In alcune forme di realizzazione, detta Y ? Ile, detta X ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Arg, Lys, His e detta Z ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Asp, Glu. In some embodiments, said Y? Ile, called X? independently selected from the group consisting of Arg, Lys, His and called Z? independently selected from the group consisting of Asp, Glu.
In alcune forme di realizzazione, detta Z ? Glu, detta X ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Arg, Lys, His e detta Y ? selezionata indipendentemente dal gruppo costituito da Ile, Leu, Val e Ala. In alcune forme di realizzazione, detta X ? Arg, detta Y ? Ile e detta Z ? Glu. In una forma di realizzazione preferita, m n o p = 3. In alcune forme di realizzazione, detto n = 1, detti m = 2, o = 0, p = 0, o detto n = 2, detti m = 1, o = 0, p = 0. In un altro aspetto, detto n = 3 e detti m, o, p = 0. In un altro aspetto, detti n, o, p = 0 e detto m = 3. In some embodiments, said Z? Glu, called X? selected independently from the group consisting of Arg, Lys, His and called Y? selected independently from the group consisting of Ile, Leu, Val and Ala. In some embodiments, said X? Arg, called Y? Is Ile called Z? Glu. In a preferred embodiment, m n or p = 3. In some embodiments, called n = 1, called m = 2, o = 0, p = 0, or called n = 2, called m = 1, o = 0, p = 0. In another aspect, called n = 3 and called m, o, p = 0. In another aspect, called n, o, p = 0 and called m = 3.
In alcune forme di realizzazione, il SAP comprende o ? costituito da una sequenza di amminoacidi come indicato in SEQ ID NO: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15. In some embodiments, the SAP includes or? consisting of a sequence of amino acids as indicated in SEQ ID NO: 1, 2, 3, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15.
SAP esemplificativi sono forniti nella Tabella 1 di seguito. Sample SAPs are provided in Table 1 below.
Tabella 1: Table 1:
SEQ ID NO: Sequenza peptidica SEQ ID NO: Peptide sequence
1 AcN-RIESRIES-CONH2 1 AcN-RIESRIES-CONH2
2 AcN-RIESRIESRIES-CONH2 2 AcN-RIESRIESRIES-CONH2
3 AcN-RIESRIESRIESRIES-CONH2 3 AcN-RIESRIESRIESRIES-CONH2
7 AcN-SEIRSEIRSEIR-CONH2 7 AcN-SEIRSEIRSEIR-CONH2
8 AcN-RIESSEIRSEIR-CONH2 8 AcN-RIESSEIRSEIR-CONH2
9 AcN-RLESRLESRVDS-CONH2 9 AcN-RLESRLESRVDS-CONH2
10 AcN-KIESKIESRVDS-CONH2 10 AcN-KIESKIESRVDS-CONH2
11 AcN-HIESHIESHIES-CONH2 11 AcN-HIESHIESHIES-CONH2
12 AcN-HVDSRIDSKLDS-CONH2 12 AcN-HVDSRIDSKLDS-CONH2
13 AcN-KLESHLDSRLDS-CONH2 13 AcN-KLESHLDSRLDS-CONH2
14 AcN- KLDSHLDSRIDS -CONH2 14 AcN- KLDSHLDSRIDS -CONH2
15 AcN-SDLKSEIRSEIR-CONH2 15 AcN-SDLKSEIRSEIR-CONH2
16 AcN-KLDSSELHSDIR-CONH2 16 AcN-KLDSSELHSDIR-CONH2
17 AcN-RIESRIESSEIR-CONH2 17 AcN-RIESRIESSEIR-CONH2
In un'ulteriore forma di realizzazione, viene qui descritta una composizione comprendente almeno un SAP secondo la presente invenzione. In a further embodiment, a composition comprising at least one SAP according to the present invention is described here.
In una forma di realizzazione preferita, detto almeno un SAP ? presente in detta composizione in una concentrazione compresa tra 0,1 e 10% (p / v) o tra 0,5 e 5% (p / v). In a preferred embodiment, said at least one SAP? present in said composition in a concentration between 0.1 and 10% (w / v) or between 0.5 and 5% (w / v).
In una forma di realizzazione, in detta composizione almeno circa il 95% o almeno circa il 99% di detti SAP sono identici per lunghezza e sequenza. In una forma di realizzazione, detta composizione ? una soluzione acquosa. In una forma di realizzazione, l'uso di detti SAP ? in vitro, cio? per esperimenti di coltura cellulare. In one embodiment, in said composition at least about 95% or at least about 99% of said SAPs are identical in length and sequence. In one embodiment, said composition? an aqueous solution. In one embodiment, the use of said SAP? in vitro, that is? for cell culture experiments.
I seguenti esempi non intendono limitare l'invenzione, dove l'invenzione ? intesa come definita nelle rivendicazioni che seguono. The following examples are not intended to limit the invention, where the invention? understood as defined in the following claims.
Esempio 1: caratterizzazione delle proteine di soia Example 1: characterization of soy proteins
Le proteine totali della soia, dopo l'estrazione, sono state digerite usando la pepsina e l'idrolizzato totale ? stato caratterizzato con HPLC-MS / MS (Lammi et al. Soybean Peptides Exert Multifunctional Bioactivity Modulating 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA Reductase and Dipeptidyl Peptidase-IV Targets in Vitro J. Funct. Foods 2019; 55,135-145). Complessivamente, sono state identificate pi? di 70 sequenze di peptidi e le corrispondenti proteine madri e, tra queste, il peptide LKPDNRIESEGGL (SEQ ID NO: 19), che appartiene alla glicinina G1 (PDB ID 1UCX), evidenziato perch? nell'intero peptide, un ?-strand, corrispondente alla sequenza RIES, ? compreso (Figura 1A). Mediante risorse bioinformatiche (ovvero GRAVY ed ExPASy) sono state analizzate le propriet? fisiche e chimiche del peptide RIES. Usando i metodi GRAVY e Hphob. / Kyte & Doolittle, l'indice di idropatia ? stato stimato pari a -1,075 (Figura 1B). Inoltre, usando il metodo ?-sheet / Chou & Fasman ? stato stimato che il peptide possiede una buona propensione a formare strutture ?-sheet stabili al di fuori dell'ambiente proteico in cui si trova (Figura 1C). Infine, ? stato dimostrato che gli amminoacidi del peptide RIES hanno una buona accessibilit? ai solventi che possono garantire l'avvio del processo di autoassemblaggio (Figura 1D). I dati hanno sorprendentemente dimostrato la propensione del peptide RIES all'autoassemblaggio spontaneo a causa della sua struttura secondaria e del suo comportamento chimico fisico. Was total soy protein, after extraction, digested using pepsin and total hydrolyzate? characterized with HPLC-MS / MS (Lammi et al. Soybean Peptides Exert Multifunctional Bioactivity Modulating 3-Hydroxy-3-Methylglutaryl-CoA Reductase and Dipeptidyl Peptidase-IV Targets in Vitro J. Funct. Foods 2019; 55,135-145). Overall, more? of 70 sequences of peptides and the corresponding parent proteins and, among these, the peptide LKPDNRIESEGGL (SEQ ID NO: 19), which belongs to glycinine G1 (PDB ID 1UCX), highlighted why? in the whole peptide, a? -strand, corresponding to the RIES sequence,? including (Figure 1A). Through bioinformatics resources (ie GRAVY and ExPASy) the properties have been analyzed? physical and chemical characteristics of the RIES peptide. Using the GRAVY and Hphob methods. / Kyte & Doolittle, the hydropathy index? was estimated to be -1.075 (Figure 1B). Also, using the? -Sheet / Chou & Fasman? It has been estimated that the peptide has a good propensity to form stable? -sheet structures outside the protein environment in which it is found (Figure 1C). In the end, ? has it been shown that the amino acids of the RIES peptide have good accessibility? solvents that can guarantee the start of the self-assembly process (Figure 1D). The data surprisingly demonstrated the propensity of the RIES peptide to spontaneous self-assembly due to its secondary structure and physical-chemical behavior.
Esempio 2: sintesi di peptidi Example 2: synthesis of peptides
I peptidi secondo una forma di realizzazione della presente invenzione sono stati sintetizzati secondo un metodo di sintesi in fase solida Fmoc. I peptidi sono stati sintetizzati sulla resina 4-metil-benzidrilammina ammina di Rink (sostituzione 0,5 mmol ? g<-1>) usando un sintetizzatore automatizzato a microonde. Gli amminoacidi protetti con Fmoc sono stati sciolti a 0,2 M in DMF e la soluzione di deprotezione utilizzata per la rimozione dei gruppi Fmoc era una soluzione al 20% v / v di 4-metilpiperidina in DMF. HBTU 0,5 M in DMF e DIEA 2 M in NMP sono state utilizzate rispettivamente come attivatore e soluzione di base attivatore. La rimozione e la scissione delle catene laterali dei peptidi ? stata eseguita con acido trifluoroacetico al 95% (TFA), 2,5% di acqua e 2,5% di triisopropilsilano. Il C terminale dei peptidi ? stato ammidato dopo la scissione della sequenza peptidica e il terminale N ? stato acetilato usando una soluzione al 20% v / v di Ac2O in DMF. I peptidi spaccati sono stati fatti precipitare, lavati tre volte con dietil etere freddo e sciolti nel 25% di soluzione di acetonitrile prima di essere liofilizzati e conservati a -20 ?C. Il peptide grezzo risultante ? stato purificato da un HPLC binario (> 95%) su una colonna Prep C18, usando un gradiente di acetonitrile in H2O con TFA dello 0,1% in 20 minuti. Il peso molecolare del peptide purificato ? stato identificato tramite spettroscopia MALDI-TOF (4800 Applied Biosystems). La polvere di peptide purificata ? stata successivamente sciolta in una soluzione di HCl 0,1 M per rimuovere la presenza di possibili sali di TFA. The peptides according to an embodiment of the present invention were synthesized according to a solid phase synthesis method Fmoc. The peptides were synthesized on Rink's 4-methyl-benzhydrylamine amine resin (0.5 mmol? G <-1> substitution) using an automated microwave synthesizer. The amino acids protected with Fmoc were dissolved at 0.2 M in DMF and the deprotection solution used for the removal of the Fmoc groups was a 20% v / v solution of 4-methylpiperidine in DMF. 0.5 M HBTU in DMF and 2 M DIEA in NMP were used as activator and activator base solution, respectively. Removal and cleavage of peptide side chains? was performed with 95% trifluoroacetic acid (TFA), 2.5% water and 2.5% triisopropylsilane. The C terminus of peptides? been amidated after cleavage of the peptide sequence and the N terminus? was acetylated using a 20% v / v solution of Ac2O in DMF. The cleaved peptides were precipitated, washed three times with cold diethyl ether and dissolved in 25% acetonitrile solution before being lyophilized and stored at -20 ° C. The resulting crude peptide? was purified by binary HPLC (> 95%) on a Prep C18 column, using a gradient of acetonitrile in H2O with 0.1% TFA in 20 minutes. The molecular weight of the purified peptide? was identified by MALDI-TOF spectroscopy (4800 Applied Biosystems). The purified peptide powder? it was subsequently dissolved in a 0.1 M HCl solution to remove the presence of possible TFA salts.
Esempio 3: formazione di idrogel peptidici Example 3: formation of peptide hydrogels
I peptidi ottenuti secondo l'esempio 1 sono stati sciolti in acqua deionizzata ad una concentrazione finale dello 0,5%, 1%, 3% e 5% (p / v) mediante sonicazione per 30 minuti. La formazione di idrogel di peptidi ? stata ottenuta mediante innesco di DPBS, HBSS e DMEM. I risultati sono riportati nella Tabella 2. The peptides obtained according to example 1 were dissolved in deionized water at a final concentration of 0.5%, 1%, 3% and 5% (w / v) by sonication for 30 minutes. The formation of peptide hydrogels? was obtained by priming DPBS, HBSS and DMEM. The results are shown in Table 2.
Tabella 2: Propriet? fisico-chimiche e strutturali dei peptidi, in cui i composti SEQ ID NO: 1, 2, 3 e 7 sono secondo l'invenzione e i composti SEQ ID NO: 4, 5 e 6 sono a scopo comparativo. Table 2: Properties physico-chemical and structural of the peptides, in which the compounds SEQ ID NO: 1, 2, 3 and 7 are according to the invention and the compounds SEQ ID NO: 4, 5 and 6 are for comparative purposes.
Formazione Training
SEQ Solubilit? del gel in SEQ Solubility? of the gel in
ID Sequenza peptidica ID in acqua DPBS, PM (g Carica netta a NO: 1% (w/v) HBSS, mol-1) pH 7 ID Peptide sequence ID in water DPBS, PM (g Net charge at NO: 1% (w / v) HBSS, mol-1) pH 7
DMEM DMEM
1 AcN-RIESRIES-CONH2 RIES8 - 1030.1 1 AcN-RIESRIES-CONH2 RIES8 - 1030.1
4 0 2 AcN-RIESRIESRIES- RIES12 1515.6 4 0 2 AcN-RIESRIESRIES- RIES12 1515.6
CONH2 7 0 CONH2 7 0
AcN-3 RIESRIESRIESRIES- RIES16 /- 2001.2 AcN-3 RIESRIESRIESRIES- RIES16 / - 2001.2
CONH 1 0 CONH 1 0
22
4 AcN-SIERSIERSIER- 4 AcN-SIERSIERSIER-
CONH SIER12 - 1515.6 CONH SIER12 - 1515.6
2 7 0 2 7 0
5 AcN-IRSEIRSEIRSE- 5 AcN-IRSEIRSEIRSE-
CONH IRSE12 - 1515.6 CONH IRSE12 - 1515.6
2 7 0 2 7 0
6 AcN-SERISERISERI- 515.6 6 AcN-SERISERISERI- 515.6
CONH SERI12 - - 1 CONH SERI12 - - 1
2 7 0 2 7 0
7 AcN-SEIRSEIRSEIR- 7 AcN-SEIRSEIRSEIR-
CONH SEIR12 1515.6 CONH SEIR12 1515.6
2 7 0 2 7 0
Esempio 4: test reologici Example 4: rheological tests
Le propriet? reologiche dei peptidi della presente invenzione sono state studiate con un reometro AR-2000ex (TA Instruments). ? stata utilizzata una geometria troncoconica (diametro troncato acrilico 20 mm; troncamento 34 ?m; angolo 1%). Tutte le misurazioni sono state ottenute a 25 ?C utilizzando una cella Peltier come piastra inferiore dello strumento per controllare la temperatura durante ciascuna prova. The properties rheological characteristics of the peptides of the present invention were studied with an AR-2000ex rheometer (TA Instruments). ? a truncated cone geometry was used (truncated acrylic diameter 20 mm; truncation 34? m; angle 1%). All measurements were obtained at 25 ° C using a Peltier cell as the bottom plate of the instrument to control the temperature during each test.
I moduli di memoria (G') e perdita (G") sono stati registrati come una frequenza angolare di funzione (0,1-1000 Hz) con una deformazione fissa dell'1%. L'assemblaggio di tutti i peptidi ? stato attivato aggiungendo DMEM lateralmente alla soluzione peptidica posizionata nello spazio di troncamento della piastra conica da 34 ?m. I risultati ottenuti sono riportati nella Tabella 3. Tabella 3: parametri viscoelastici dei peptidi all'1% (p / v), in cui i composti SEQ ID NO: 1, 2, 3 e 7 sono secondo l'invenzione e i composti SEQ ID NO: 4, 5 e 6 sono per scopo comparativo. The memory (G ') and loss (G ") modules were recorded as an angular frequency of function (0.1-1000 Hz) with a fixed deformation of 1%. The assembly of all peptides was activated adding DMEM laterally to the peptide solution positioned in the truncation space of the 34µm conical plate. The results obtained are reported in Table 3. Table 3: Viscoelastic parameters of 1% (w / v) peptides, in which the SEQ compounds ID NO: 1, 2, 3 and 7 are according to the invention and the compounds SEQ ID NO: 4, 5 and 6 are for comparative purposes.
SEQ ID NO: Sequenza peptidica ID G? (Pa) G? (Pa) SEQ ID NO: Peptide sequence ID G? (Pa) G? (Pa)
1 AcN-RIESRIES-CONH2 RIES8 NA NA 1 AcN-RIESRIES-CONH2 RIES8 NA NA
2 AcN-RIESRIESRIES-CONH2 RIES12 1285 182 2 AcN-RIESRIESRIES-CONH2 RIES12 1285 182
3 AcN-RIESRIESRIESRIES-CONH2 RIES16 150 34 3 AcN-RIESRIESRIESRIES-CONH2 RIES16 150 34
4 AcN-SIERSIERSIER-CONH2 SIER12 NA NA 4 AcN-SIERSIERSIER-CONH2 SIER12 NA NA
5 AcN-IRSEIRSEIRSE-CONH2 IRSE12 NA NA 5 AcN-IRSEIRSEIRSE-CONH2 IRSE12 NA NA
6 AcN-SERISERISERI-CONH2 SERI12 NA NA 6 AcN-SERISERISERI-CONH2 SERI12 NA NA
7 AcN-SEIRSEIRSEIR-CONH2 SEIR12 2495 323 7 AcN-SEIRSEIRSEIR-CONH2 SEIR12 2495 323
Un confronto tra G 'e G'' per alcuni composti esemplificativi, RIES12, RIES16 e SEIR12, ? riportato nella Figura 2. Gli esperimenti di sweep di frequenza di idrogel sono stati registrati in funzione della frequenza angolare (0,1-100 Hz) a uno sforzo fisso di 1 %. In ciascun peptide assemblato, le tendenze dei moduli elastici (G', cerchi neri) e di perdita (G", cerchi bianchi) hanno mostrato profili tipici di idrogel, caratterizzati da un comportamento prevalentemente elastico solido (G') rispetto al componente viscoso (G"). In effetti, i valori di G? erano generalmente di un ordine di grandezza maggiore di G ". A comparison between G 'and G' 'for some exemplary compounds, RIES12, RIES16 and SEIR12,? shown in Figure 2. Hydrogel frequency sweep experiments were recorded as a function of angular frequency (0.1-100 Hz) at a fixed stress of 1%. In each assembled peptide, the elastic (G ', black circles) and loss modulus (G', white circles) trends showed typical hydrogel profiles, characterized by a predominantly solid elastic behavior (G ') with respect to the viscous component ( G "). Indeed, the values of G? they were generally of an order of magnitude greater than G. "
La Figura 3, pannello A e B, mostra che l'aumento della concentrazione di RIES12 (dallo 0,5%, quadrato, al 5%, diamante) aumenta il valore di G', indicando la modularit? del peptide per le diverse esigenze di applicazione. Per testare l'iniettabilit? delle soluzioni peptidiche, i test di assottigliamento al taglio sono stati eseguiti con una serie di test di mantenimento del picco in cui le velocit? di taglio sono state mantenute costanti. Innanzitutto, ? stata applicata una velocit? di taglio di 0,01 s<-1 >per 60 s, quindi ? stata applicata una velocit? di taglio di 5,3 s<-1 >per 20 s, per simulare la velocit? di taglio all'interno del cilindro della siringa. Successivamente, ? stata applicata un'alta velocit? di taglio di 1000 s<-1 >per 20 s per simulare l'iniezione di spurgo della soluzione. Successivamente ? stata nuovamente applicata una velocit? di taglio di 5,3 s<-1 >(20 s), imitando cos? il flusso della soluzione peptidica fuori dall'ago. Infine, ? stata eseguita una velocit? di taglio di 0,01 s<-1 >per simulare la bassa condizione di taglio della soluzione durante l'iniezione. Figure 3, panels A and B, shows that increasing the concentration of RIES12 (from 0.5%, square, to 5%, diamond) increases the value of G ', indicating modularity? of the peptide for different application needs. To test the injectability? of the peptide solutions, the shear thinning tests were performed with a series of peak maintenance tests in which the velocities? were kept constant. First of all, ? a speed has been applied? cut of 0.01 s <-1> for 60 s, then? a speed has been applied? of cut of 5.3 s <-1> for 20 s, to simulate the speed? inside the barrel of the syringe. Subsequently, ? was applied a high speed? 1000 s <-1> cutoff for 20 s to simulate solution purge injection. Subsequently ? was again applied a speed? of cut of 5.3 s <-1> (20 s), imitating cos? the flow of the peptide solution out of the needle. In the end, ? was performed a speed? cut of 0.01 s <-1> to simulate the low cut condition of the solution during injection.
Un risultato esemplificativo ? mostrato nella Figura 4, in cui il test tixotropico suggerisce un comportamento di assottigliamento del RIES12 grazie al rapido recupero della viscosit? iniziale dopo l'iniezione simulata. An illustrative result? shown in Figure 4, where the thixotropic test suggests a thinning behavior of RIES12 thanks to the rapid recovery of viscosity. initial after sham injection.
Esempio 5: dicroismo circolare (CD) e saggio di spettroscopia tioflavina T (ThT) Example 5: circular dichroism (CD) and thioflavin T (ThT) spectroscopy assay
Gli spettri CD di peptidi secondo la presente invenzione sono stati registrati in modalit? di scansione continua (190-300 nm) a 25 ?C usando lo spettropolarimetro Jasco J-810 (Jasco Corp., Tokyo, Giappone). I campioni sono stati preparati diluendo le soluzioni stock di peptidi in acqua distillata (1%) a una concentrazione di lavoro dello 0,001%. Tutti gli spettri sono stati raccolti utilizzando una cella di quarzo a lunghezza di percorso di 1 mm e mediata su tre accumuli (velocit?: 10 nm ? min<-1>). Lo spettro di riferimento dell'acqua distillata ? stato registrato e sottratto da ogni spettro. La stima della struttura secondaria del peptide ? stata ottenuta utilizzando un metodo Russeau. The CD spectra of peptides according to the present invention were recorded in the modality. continuous scanning (190-300 nm) at 25 ° C using the Jasco J-810 spectropolarimeter (Jasco Corp., Tokyo, Japan). Samples were prepared by diluting the peptide stock solutions in distilled water (1%) to a working concentration of 0.001%. All spectra were collected using a 1 mm path length quartz cell and averaged over three accumulations (velocity: 10 nm? Min <-1>). The reference spectrum of distilled water? been recorded and subtracted from each spectrum. The estimation of the secondary structure of the peptide? was obtained using a Russeau method.
La Figura 5, pannello A, mostra un risultato esemplificativo osservato con RIES12. Il modello RIES12 CD comprende un picco negativo vicino a 218 nm e un picco positivo a 195 nm, caratteristico della conformazione del ?sheet. Figure 5, panel A, shows an exemplary result observed with RIES12. The RIES12 CD model includes a negative peak close to 218 nm and a positive peak at 195 nm, characteristic of the? Sheet conformation.
L'analisi ThT dei peptidi ? stata quindi eseguita per valutare la presenza di strutture fibrille ?-fsheet. La soluzione madre ThT (Sigma-Aldrich, T3516) ? stata preparata aggiungendo 8 mg di ThT a 10 ml di tampone fosfato (10 mM di fosfato, 150 mM di NaCl, pH 7) e filtrata attraverso un filtro per siringa da 0,2 ?m. Poco prima dell'analisi, 1 ml di soluzione madre di ThT ? stato diluito in 50 ml di tampone fosfato (soluzione di lavoro). I peptidi (1% p / v) sono stati miscelati con la soluzione di lavoro (1: 0,5 v / v) e agitati per 4 minuti. L'intensit? di fluorescenza ThT ? stata registrata utilizzando un lettore di lastre Infinite M200 PRO (Tecan) con kex = 440 nm (passa banda da 5 nm) e kem = 482 nm (passa banda da 10 nm), oltre 60 secondi a 25 ?C. I risultati esemplificativi ottenuti con RIES12 sono riportati nella Figura 5, pannello B, che mostra il tipico segnale di emissione legante l'amiloide (picco a circa 490 nm), a testimonianza della natura ricca di ? dell'idrogel RIES12. ThT analysis of peptides? was then performed to assess the presence of fibril structures? -fsheet. The ThT stock solution (Sigma-Aldrich, T3516)? was prepared by adding 8 mg of ThT to 10 ml of phosphate buffer (10 mM phosphate, 150 mM NaCl, pH 7) and filtered through a 0.2 μm syringe filter. Shortly before analysis, 1 ml of ThT stock solution? been diluted in 50 ml of phosphate buffer (working solution). The peptides (1% w / v) were mixed with the working solution (1: 0.5 v / v) and stirred for 4 minutes. The intensity of ThT fluorescence? recorded using an Infinite M200 PRO (Tecan) plate reader with kex = 440 nm (5 nm band pass) and kem = 482 nm (10 nm band pass), over 60 seconds at 25 ° C. The exemplary results obtained with RIES12 are shown in Figure 5, panel B, which shows the typical amyloid-binding emission signal (peak at about 490 nm), reflecting the rich nature of? of the RIES12 hydrogel.
Dai test CD e ThT, la struttura secondaria di SEQ ID NO: 2 ? stata stimata e i risultati sono riportati nella tabella 5. From the CD and ThT tests, the secondary structure of SEQ ID NO: 2? been estimated and the results are shown in Table 5.
Tabella 5: Table 5:
SEQ ID NO: Sequenza peptidica ID ?-sheet ?-turn Random coil SEQ ID NO: Peptide sequence ID? -Sheet? -Turn Random coil
2 AcN- RIESRIESRIES-CONH2 RIES12 70% 12% 18% 2 AcN- RIESRIESRIES-CONH2 RIES12 70% 12% 18%
Esempio 6: microscopia a forza atomica Example 6: atomic force microscopy
Le immagini AFM sono state acquisite in modalit? intercettazione, utilizzando sonde a sbalzo al silicio a raggio singolo (Veeco RFESP MPP-21100?10, cantilever f0, 59-69 kHz; forza costante: 3 N ? m<-1>). I peptidi da soluzioni madre (1% p / v) sono stati diluiti a una concentrazione di lavoro dello 0,01% (p / v) e depositati su una superficie di mica appena spaccata. 2 microlitri di ciascuna soluzione sono stati mantenuti sulla mica per 4 minuti a temperatura ambiente. I campioni sono stati successivamente sciacquati con acqua distillata per rimuovere i peptidi legati in modo lasco, quindi essiccati a temperatura ambiente per 30 minuti. Sono stati misurate e caratterizzate 100 diverse nanofibre di circa 10 campi indipendenti per campione. Were the AFM images captured in mode? interception, using single beam silicon cantilever probes (Veeco RFESP MPP-21100? 10, cantilever f0, 59-69 kHz; constant force: 3 N? m <-1>). The peptides from stock solutions (1% w / v) were diluted to a working concentration of 0.01% (w / v) and deposited on a freshly cracked mica surface. 2 microliters of each solution were kept on the mica for 4 minutes at room temperature. The samples were subsequently rinsed with distilled water to remove loosely bound peptides, then dried at room temperature for 30 minutes. 100 different nanofibers of approximately 10 independent fields per sample were measured and characterized.
Le immagini esemplificative di AFM sono riportate nella Figura 6, pannello A, RIES12; pannello B, SEIR12; pannello C, RIES16 (comparativo) e pannello D HydroMatrix peptide idrogel (comparativo) all'1% (p / v). Nei grafici, viene riportata la distribuzione della larghezza derivata dalla valutazione di tre diversi campi per ciascun campione. I risultati ottenuti usando i peptidi secondo la presente invenzione mostrano chiaramente nanofibre lunghe e strette con larghezza di 5-12 nm e altezza di 2-6 nm. Quando si utilizzano SAP dell?arte nota come RIES16 o HydroMatrix si osservano nanofibre pi? corte con 1-6 nm di larghezza e circa 1 nm di altezza. Inoltre, come mostrato nei grafici A e B rispetto ai grafici C e D, la distribuzione della larghezza ? bimodale quando si usano i peptidi secondo la presente invenzione, in cui si osserva una distribuzione gaussiana con i peptidi dell?arte nota. The exemplary images of AFM are shown in Figure 6, panel A, RIES12; panel B, SEIR12; panel C, RIES16 (comparative) and panel D HydroMatrix peptide hydrogel (comparative) at 1% (w / v). The graphs show the distribution of the width derived from the evaluation of three different fields for each sample. The results obtained using the peptides according to the present invention clearly show long and narrow nanofibers with a width of 5-12 nm and a height of 2-6 nm. When using SAP of the known art such as RIES16 or HydroMatrix are observed nanofibers pi? short with 1-6 nm in width and approximately 1 nm in height. Also, as shown in Graphs A and B versus Graphs C and D, the distribution of the width? bimodal when using the peptides according to the present invention, in which a Gaussian distribution is observed with the peptides of the known art.
Esempio 7: test di stabilit? termica Example 7: stability test thermal
I SAP liofilizzati della presente invenzione sono stati sciolti in acqua distillata per raggiungere una concentrazione dell'1% p / v, secondo l'esempio 2. Quindi i peptidi sono stati mantenuti a 4 ?C e la loro stabilit? termomeccanica ? stata valutata immediatamente dopo la solubilizzazione del peptide, dopo 1 settimana e 2 settimane dopo la solubilizzazione. Per testare la stabilit? termo-meccanica, ? stato registrato un gradiente di temperatura controllato in funzione di G '(Trate = 5 ? C min<-1>, deformazione dell'1%, ? = 1 Hz). I risultati esemplificativi ottenuti con RIES12 sono riportati nella Figura 7, che mostra il mantenimento del modulo G? nel tempo. Lo stesso esperimento, se ripetuto con altri peptidi secondo la presente invenzione, ha dato gli stessi risultati (dati non mostrati). The lyophilized SAPs of the present invention were dissolved in distilled water to reach a concentration of 1% w / v, according to example 2. Then the peptides were kept at 4 ° C and their stability was maintained at 4 ° C. thermomechanics? was evaluated immediately after solubilization of the peptide, after 1 week and 2 weeks after solubilization. To test the stability? thermo-mechanical,? a controlled temperature gradient as a function of G 'was recorded (Trate = 5? C min <-1>, deformation of 1%,? = 1 Hz). The exemplary results obtained with RIES12 are shown in Figure 7, which shows the maintenance of module G? in time. The same experiment, when repeated with other peptides according to the present invention, gave the same results (data not shown).
Esempio 8: saggio di vitalit? cellulare (MTT). Example 8: test of vitality? cellular (MTT).
Il saggio MTT del peptide RIES12 ? stato eseguito al fine di valutare il suo potenziale effetto citotossico sulle cellule Caco-2 intestinali umane e HepG2 epatiche umane, rispettivamente. Per la coltura cellulare 2D su idrogel RIES12 (0,5-1% p / v), le cellule Caco-2 e HepG2 alla densit? di 5 ? 10<4 >/ pozzetto sono state seminate sulla superficie dell'idrogel RIES12 in piastre trasparenti da 96 pozzetti e incubate per 5- e 3 giorni, rispettivamente, a 37 ? C con atmosfera al 5% di CO2. HydroMatrix (Sigma A6982) ? stato usato come controllo. Successivamente, il mezzo esaurito ? stato rimosso e sono stati aggiunti 100 ?l / pozzetto di 3- (4,5-dimetiltiazol-2-il) -2,5-difeniltetrazolio bromuro (MTT). Dopo 2 ore di incubazione a 37 ?C in atmosfera di CO2 al 5%, sono stati aspirati 0,5 mg / mL di soluzione e aggiunti 100 ?L / pozzetto del tampone di lisi (8 mM di HCl 0,5% NP-40 in DMSO). Dopo 5 minuti di agitazione lenta, l'assorbanza a 575 nm ? stata letta utilizzando il lettore di lastre a fluorescenza Synergy H1 (Biotek, Bad Friedrichshall, Germania). I dati riportati nella Figura 8 indicano che i peptidi secondo la presente invenzione sono sicuri ed efficaci. HydroMatrix (Sigma A6982), un idrogel all'avanguardia, ? incluso a scopo comparativo. L'idrogel RIES12 ? sicuro sia per le cellule Caco-2 intestinali umane (pannello A) che per le cellule epatiche umane HepG2 (pannello B), rispettivamente. Entrambe le linee cellulari possono facilmente crescere sopra l'idrogel. Rispetto a HydroMatrix 1% p / v, i risultati ottenuti usando i peptidi secondo la presente invenzione suggeriscono che le cellule Caco-2 e HepG2 possono essere coltivate su idrogel RIES12, senza comprometterne la biodisponibilit?. Pi? in dettaglio, per le cellule Caco-2, sono stati osservati eventuali effetti citotossici e variazioni morfologiche dopo 5 giorni di coltura su 0,5% e 1% (p / v) di RIES12 vs HydroMatrix 1% (p / v) di idrogel, rispettivamente. Inoltre, quando le cellule Caco-2 sono cresciute al di sopra del RIES120,5% (p / v) ? stato osservato un miglioramento significativo della loro vitalit? del 29,7% e il 21,2% rispetto a HydroMatrix e RIES12 all'1% (p / v), rispettivamente ( p <0,5), suggerendo che in base alla propriet? biomeccanica del sistema cellulare intestinale, un bio-materiale pi? rigido pu? influenzarne la crescita. Per le cellule HepG2 sono stati osservati effetti citotossici e variazioni morfologiche anche dopo 3 giorni di coltura su idrogel RIES12 (1% p / v). Quando le cellule epatiche umane sono coltivate su idrogel RIES12 (1% p / v) ? stato osservato un aumento significativo della loro vitalit? del 56,4% rispetto a HydroMatrix (1% p / v) (p <0,001). (bar 100 micron). The RIES12 peptide MTT assay? was performed in order to evaluate its potential cytotoxic effect on human intestinal Caco-2 and human liver HepG2 cells, respectively. For 2D cell culture on RIES12 hydrogel (0.5-1% w / v), Caco-2 and HepG2 cells at density? of 5? 10 <4> / well were seeded on the surface of the RIES12 hydrogel in clear 96-well plates and incubated for 5- and 3 days, respectively, at 37? C with 5% CO2 atmosphere. HydroMatrix (Sigma A6982)? been used as a control. Subsequently, the medium out of stock? was removed and 100 µl / well of 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-diphenyltetrazolium bromide (MTT) was added. After 2 hours of incubation at 37 ° C in an atmosphere of 5% CO2, 0.5 mg / mL of solution was aspirated and 100? L / well of the lysis buffer (8 mM of HCl 0.5% NP- 40 in DMSO). After 5 minutes of slow stirring, the absorbance at 575 nm? was read using the Synergy H1 fluorescence plate reader (Biotek, Bad Friedrichshall, Germany). The data reported in Figure 8 indicate that the peptides according to the present invention are safe and effective. HydroMatrix (Sigma A6982), a state-of-the-art hydrogel,? included for comparison purposes. The RIES12 hydrogel? safe for both human intestinal Caco-2 cells (panel A) and human HepG2 liver cells (panel B), respectively. Both cell lines can easily grow on top of the hydrogel. Compared to HydroMatrix 1% w / v, the results obtained using the peptides according to the present invention suggest that Caco-2 and HepG2 cells can be grown on RIES12 hydrogel, without compromising their bioavailability. Pi? in detail, for Caco-2 cells, any cytotoxic effects and morphological changes were observed after 5 days of culture on 0.5% and 1% (w / v) of RIES12 vs HydroMatrix 1% (w / v) of hydrogel , respectively. Also, when did Caco-2 cells grow above RIES120.5% (w / v)? was a significant improvement in their vitality observed? of 29.7% and 21.2% compared to HydroMatrix and RIES12 at 1% (w / v), respectively (p <0.5), suggesting that based on the property biomechanics of the intestinal cell system, a bio-material pi? rigid can influence its growth. Cytotoxic effects and morphological changes were observed for HepG2 cells even after 3 days of culture on RIES12 hydrogel (1% w / v). When are human liver cells cultured on RIES12 hydrogel (1% w / v)? has been observed a significant increase in their vitality? 56.4% compared to HydroMatrix (1% w / v) (p <0.001). (bar 100 micron).
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