Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliği gereklidir. Oturum açın veya ücretsiz deneme sürümünü başlatın.
Method Article
Bu protokol, siklik hücreye nüfuz eden peptitlerin aromatik çapraz bağlarla sentezini ve biyolojik bariyerler boyunca geçirgenliklerinin değerlendirilmesini açıklar.
Kanser, küresel sağlıkta büyük bir zorluk olmuştur. Bununla birlikte, karmaşık tümör mikroçevresi genellikle terapötiklerin daha derin tümör hücrelerine erişimini sınırlar ve tümör nüksüne yol açar. Biyolojik bariyerlerin sınırlı penetrasyonunu fethetmek için, mükemmel membran translokasyon kabiliyetine sahip hücre nüfuz eden peptitler (CPP'ler) keşfedilmiş ve çeşitli yükleri hücrelere ulaştırmak için yararlı moleküler taşıyıcılar olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, geleneksel lineer CPP'ler genellikle biyolojik bariyerler boyunca geçirgenliklerini sınırlayan tehlikeye atılmış proteolitik stabilite gösterir. Bu nedenle, biyolojik bariyerlere nüfuz edebilen ve gelişmiş proteolitik stabilite sergileyebilen yeni moleküler taşıyıcıların geliştirilmesi, biyomedikal uygulamalarda ilaç dağıtım verimliliğini artırmak için büyük ölçüde arzu edilmektedir. Daha önce, kanser hücrelerinde ve dokularında doğrusal muadillerine kıyasla üstün geçirgenlik sergileyen aromatik çapraz bağlantılara sahip kısa siklik CPP'lerden oluşan bir panel sentezlemiştik. Burada, floresan olarak etiketlenmiş siklik poliarginin R8 peptidinin ve lineer muadilinin sentezi ve hücre geçirgenliklerini araştırmak için anahtar adımlar için kısa bir protokol açıklanmaktadır.
Son birkaç on yıl, ilaç dağıtımı için hücreye nüfuz eden peptitlerin (CPP'ler) geliştirilmesinde hızlı ilerlemelere tanık olmuştur. CPP'ler, nörolojik bozukluklar 1,2, kalp hastalıkları3, diyabet4, dermatoz5 ve kanser 6,7 dahil olmak üzere hayatı tehdit eden bir dizi hastalığın tedavisinde moleküler taşıyıcılar olarak yaygın olarak kullanılmaktadır. Kanser, yaygın araştırma çabalarına rağmen yüksek morbidite ve mortalite oranının eşlik ettiği küresel bir sağlık yükü olmaya devam etmektedir8. Kanser tedavisinin önündeki ciddi bir engel, kompakt hücre dışı matriks (ECM), anormal tümör vaskülatürü, çoklu membran bariyerleri ve yüksek interstisyel sıvı basıncı (IFP)9 gibi fizyolojik engeller nedeniyle terapötiklerin daha derin tümör hücrelerine sınırlı erişimidir. Bu nedenle, biyolojik engeller üzerinden kargo teslim etme konusunda üstün yeteneğe sahip yeni CPP'ler geliştirmek, kanser tedavisi için temel bir strateji olarak kabul edilir10,11.
CPP'ler fizikokimyasal özellikleri açısından katyonik, amfipatik ve hidrofobik CPP'ler olarak sınıflandırılabilir12. Bunlar arasında, pozitif yüklü HIV-TAT peptidi ve sentetik poliarginin, biyomedikal araştırmalarda büyük önem taşımaktadır ve hücre içi ilaç dağıtımını kolaylaştırmak için kapsamlı bir şekilde incelenmiştir13. Tunnemann ve ark., R3 ila R12 peptitleri14 kullanılarak yapılan bir hücre geçirgenliği çalışmasına dayanarak, sentetik poliarginin peptitlerinin etkili hücre penetrasyonu için minimum sekiz arginin uzunluğunun gerekli olduğunu bildirmiştir. Bununla birlikte, bu CPP'ler genellikle in vivo hızlı hidrolizleri nedeniyle kısa plazma yarı ömrüne sahiptir. Ek olarak, birden fazla hücre zarına nüfuz etmek zor olduğu için trans-bariyer yeteneklerini arttırmak için CPP'lerin kimyasal yapısının optimizasyonu hakkında çok az şey bilinmektedir15. Bu nedenle, biyolojik engellere nüfuz edebilen yeni moleküler taşıyıcıların geliştirilmesi, ilaç dağıtım verimliliğini artırmak için şiddetle arzu edilmektedir. 2020 yılında, Komin ve ark.16 , epitel monokatmanını geçmek için bir sarmal motifi (RLLRLLR) ve bir poliarginin kuyruğu (R7) içeren CL peptid adı verilen bir CPP keşfetti. Bir dizi CL peptid varyantı da sarmal paterni değiştirerek sentezlendi. Bu keşif, biyolojik engeller boyunca kargoların teslimatı için yeni CPP'lerin geliştirilmesi için önemli bir rehber olabilir. Dahası, Dietrich ve ark. StAX peptidinin hücre geçirgenliğini optimize ederek, peptitlerin17'sinin genel hidrofobikliğini artırarak Wnt / β-katenin sinyal yolunu inhibe etti.
Yapılandırılmamış lineer peptitlerin siklizasyon ile konformasyonel kısıtlaması, proteolitik stabilitelerini ve geçirgenliklerini arttırmanın etkili bir yoludur18,19,20. Yapısal takviye, siklik peptitlerin proteaz direncini arttırır ve onları lineer muadillerine kıyasla in vivo olarak daha kararlı hale getirir. Ek olarak, peptitlerin siklizasyonu, molekül içi hidrojen bağını teşvik ederek polar peptid omurgasını potansiyel olarak maskeleyebilir, böylece peptitlerin membran geçirgenliğini artırabilir21. Son yirmi yılda, kemoselektif siklizasyon yöntemleri, tüm hidrokarbon, laktam, triazol, m-ksilen, perfloroaril ve diğer çapraz bağlar gibi farklı mimarilere sahip siklik peptitlerin yapımında etkili stratejiler haline gelmiştir22,23. Sofistike tümör mikroçevresi tarafından dayatılan biyolojik bariyer, katı tümörlerde ilaçların penetrasyonunu azaltabilir24. Daha önce siklik CPP'lerin enzimatik sindirime karşı doğrusal muadillerine göre üstün direnç gösterdiğinibulmuştuk 20. Ayrıca, peptitlerin genel hidrofobikliği, gelişmiş hücre geçirgenlikleri22 için kritik öneme sahiptir. Yukarıda tartışılan çalışmalara dayanarak, pozitif yüklü bir modelin, yüksek genel hidrofobikliğin ve gelişmiş proteoliz stabilitesinin kombinasyonunun, CPP'lerin biyolojik bariyerler boyunca geçirgenliğini arttırdığı hipotezi varsayılabilir. Yakın tarihli bir çalışmada, i ve i + 7 pozisyonlarında aromatik çapraz bağlantılara sahip iki siklik CPP tanımladık, bu da tümör hücrelerinde ve dokularında doğrusal muadillerine kıyasla daha iyi geçirgenlik sergiledi15. Burada, floresan olarak etiketlenmiş siklik CPP'lerin sentezi için kısa bir sentetik protokol ve geçirgenliklerini araştırmak için temel adımlar sunulmaktadır.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
1. Ekipman hazırlama
NOT: Çalışan duman davlumbazındaki tüm prosedürleri uygun kişisel koruyucu ekipmanlarla gerçekleştirin.
2. FITC etiketli lineer R8 peptid (FITC-R8) ve FITC etiketli zımbalanmış R8 peptidinin (FITC-sR8-4) sentezi
NOT: Peptitler, standart bir Fmoc bazlı katı faz peptid sentezi (SPPS) protokolü25'e göre sentezlenmiştir. Çalışma boyunca 4-(2',4'-Dimetoksifeil-Fmoc-aminometil)-fenoksiasetamid-norlösil-MBHA reçinesi (rink amid MBHA reçinesi, bakınız Malzeme Tablosu) kullanılmıştır.
DİKKAT: N, N-dimetilformamid (DMF), N, N-diizopropiletilamin (DIPEA), morfolin ve diklorometan (DCM) renksizdir ve solunduğunda veya cilt yoluyla emilirse zararlıdır. Eter son derece yanıcıdır. 1,2-Etanedithiol (EDT) özellikle kokulu bir maddedir. Trifloroasetik asit (TFA) oldukça aşındırıcıdır ve asitliği asetik asidin 105 katıdır. Sonuç olarak, tüm reaktiflerin ve kimyasalların bir duman davlumbazında koruyucu ekipman kullanılarak ele alınması gerekir.
3. FITC etiketli peptitlerin miktarının belirlenmesi
4. Fetal sığır serumunda (FBS) peptitlerin stabilitesi
5. Peptitlerin hücresel alımı
6. Transwell modelleri kullanılarak peptitlerin hücreden hücreye penetrasyonunun araştırılması
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu protokolde, lineer poliarginin R8'i siklik formuna sınırlamak için sentetik bir prosedür sunulmuştur. SPPS, basit bir aparat kullanılarak manuel olarak gerçekleştirildi (Şekil 1). SPPS'nin ayrıntılı sentetik süreci Şekil 2'de gösterilmiştir. Kısaca, reçine yeterince şişirildi, ardından N α-Fmoc koruma grubunun korumasızlaştırılması izledi. Daha sonra, N α-Fmoc korumalı amino asit, peptit tertibatının...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Konformasyonel kısıtlamalar dahil edilerek peptitlerin kimyasal stabilizasyonunun, peptid26'nın stabilitesini ve hücre geçirgenliğini arttırmak için etkili bir strateji olduğu kanıtlanmıştır. Bu protokolde, siklik CPP'lerin aromatik çapraz bağlarla sentezlenmesi ve biyolojik bariyerler boyunca geçirgenliklerinin değerlendirilmesi için adım adım bir prosedür açıklanmaktadır. Hidrofilik laktam veya triazol çapraz bağları22,27 ile karşılaştırıld...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yok.
Bu çalışma Çin Doğa Bilimleri Vakfı (21708031), Çin Doktora Sonrası Bilim Vakfı (BX20180264, 2018M643519) ve Merkezi Üniversiteler için Temel Araştırma Fonları (2682021ZTPY075) tarafından desteklenmektedir.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
1,2-ethanedithiol | Aladdin | K1722093 | stench |
2-(7-Azobenzotriazole)-N,N,N',N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate (HATU) | HEOWNS | A-0443697 | |
4,4'-bis(bromomethyl)biphenyl | TCI | B1921 | |
4T1 cells | ATCC | 4T1 cells were cultured in DMEM medium supplemented with 10% FBS (Hyclone) in a 37 °C humidified incubator containing 5% CO2. | |
Acetonitrile | Adamas | 1484971 | toxicity |
Dichloromethane | Energy | W330229 | skin harmful |
Diethyl ether | Aldrich | 673811 | flammable |
Dimethyl sulfoxide | Beyotime | ST038 | skin harmful |
Dulbecco’s Modified Eagle Medium (DMEM) | Gibco | ||
Electrospray Ionization Mass Spectrometer | Waters | G2-S Tof | |
Ethylene Diamine Tetraacetic Acid (EDTA) | BioFroxx | 1340 | |
Fetal bovine serum (FBS) | HyClone | ||
Flow cytometer | Beckman Coulter | CytoFLEX | |
Fluorescein isothiocyanate isomer (FITC) | Energy | E0801812500 | |
Fluorescent microscope | Carl Zeiss | Axio Observer 7 | |
Fmoc-Arg(Pbf)-OH | HEOWNS | F-81070 | |
Fmoc-Cys(Trt)-OH | GL Biochem | GLS201115-35202 | |
Fmoc-βAla-OH | Adamas | 51341C | |
HeLa cells | ATCC | HeLa cells were cultured in DMEM supplemented with 10% FBS (Hyclone) in a 37 °C humidified incubator containing 5% CO2. | |
High-Performance Liquid Chromatography | Agilent | Agilent 1260 | |
High-Performance Liquid Chromatography column | Agilent | Poroshell EC-C18 120, 4.6 × 150 mm (pore size 120 Å, particle size 4 μm) | |
Lyophilizer | SP Scientific | Vir Tis | |
Methanol | Aldrich | 9758 | toxicity |
Microtiter plate | Thermo μdrop plate | N12391 | |
Morpholine | HEOWNS | M99040 | irritant |
Multi-technology microplate reader | Thermo | VARIOSKAN LUX | |
N,N-Diisopropylethylamine | HEOWNS | E-81416 | irritant |
N,N-Dimethyl formamide | Energy | B020051 | harmful to skin |
Poly-Prep column | Bio-Rad | 7321010 | polypropylene chromatography columns |
Rink Amide MBHA resin (0.572 mmol/g) | GL Biochem | GLS180301-49101 | |
Three-way stopcocks | Bio-Rad | 7328107 | |
Tissue culture plate insert | LABSELECT | 14211 | |
Trifluoroacetic acid | HEOWNS | T63278 | corrosive |
Triisopropylsilane | HEOWNS | T-0284475 | |
Trypsin | BioFroxx | 1004 | |
Vacuum manifold | Promega | A7231 |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır