Cercetătorii dezvoltă o peptidă bioactivă cu potențial terapeutic și regenerativ

Peptida Ac-Tβ1-17, derivată metabolic din proteina acetil-timozină β4 (Ac-Tβ4), a fost investigată într-un studiu extins publicat recent, evidențiind potențialul său antiviral și proangiogen și utilizarea sa în structuri biomateriale de tip schelă. Studiul, realizat de o echipă internațională de cercetători și publicat în Bioactive Materials aduce o contribuție semnificativă la înțelegerea peptidelor bioactive ca alternative terapeutice și componente funcționale ale biomaterialelor.
Ac-Tβ4 este o proteină scurtă cu 43 de aminoacizi, implicată în numeroase procese fiziologice, inclusiv vindecarea rănilor și regenerarea tisulară. Interesul recent față de această proteină a crescut odată cu observarea unor efecte antivirale în contextul infecției cu SARS-CoV-2, proteina principală a virusului (Mpro) fiind o țintă cheie în dezvoltarea de inhibitori peptidici. Totodată, în contextul medicinei regenerative, peptidele proangiogene sunt tot mai valorizate ca alternativă la factorii de creștere, datorită stabilității, costurilor reduse și siguranței superioare.

Despre studiu

Cercetătorii au izolat și sintetizat mai mulți metaboliți ai Ac-Tβ4, dintre care Ac-Tβ1-17 a demonstrat cea mai puternică activitate antivirală și proangiogenă. Studiul a inclus:

• Screening in vitro utilizând testul FRET pentru inhibarea proteazei virale Mpro.
• Testări ITC și andocare moleculară pentru a cuantifica afinitatea de legare a peptidelor la Mpro.
• Evaluarea citotoxicității și hemolizei, demonstrând siguranța Ac-Tβ1-17.
• Testări funcționale în celule endoteliale (HUVECs): migrare, vindecare de rană, formare de tuburi vasculare, răspuns la stres oxidativ.
• Incorporarea în schele gelatinice și evaluarea caracteristicilor structurale și de eliberare a peptidelor.
• Studii proteomice și de expresie genică pentru identificarea mecanismelor moleculare.
• Model ex vivo pe oase metatarsiene fetale de șoarece pentru validarea angiogenezei.

Rezultate

Activitate antivirală

Ac-Tβ1-17 a inhibat proteaza Mpro a SARS-CoV-2 cu o eficiență remarcabilă (inhibiție de 85,77 % la 100 μM), cu un IC₅₀ de 22,4 μM, mult superior proteinei parentale Ac-Tβ4 (7,09 %). Fragmentele C-terminale FDKS și SKL au contribuit esențial la activitatea antivirală. ITC a confirmat o interacțiune favorabilă (ΔG = −6,87 kcal/mol), susținută de legături hidrofobe și de hidrogen în situsul activ Mpro.

Siguranță și biocompatibilitate

Peptidele nu au produs efecte toxice în celulele fibroblastice NIH/3T3, HUVECs sau în hematii de șobolan, chiar la concentrații de 1000 μg/mL. Ac-Tβ1-17 a promovat proliferarea celulară în HUVECs în mod semnificativ la doza de 25 μg/mL.

Efecte proangiogene și regenerare

În testele de vindecare a rănilor și formare de tuburi vasculare, Ac-Tβ1-17 a depășit semnificativ Ac-Tβ4. A prezentat activitate de scavenging a speciilor reactive de oxigen (ROS), susținând angiogeneza chiar în condiții de stres oxidativ. Studiul proteomic a identificat 18 proteine reglate pozitiv, inclusiv cele implicate în proliferare epitelială și angiogeneză (CSRP1, PRDX6, HMGB1, CAV1). Analiza expresiei genice a arătat o activare semnificativă a căilor PI3K-AKT și MEK-ERK, alături de o reducere a raportului BAX/Bcl-2, indicând un echilibru pro-supraviețuire.

Integrarea în biomateriale

Schelele pe bază de gelatină cu Ac-Tβ1-17 au fost caracterizate prin SEM, EDS și FTIR, confirmând încorporarea peptidei. A fost observată o eliberare inițială rapidă în primele 24 ore, urmată de un declin semnificativ până în ziua 7. Extractele de schelă au crescut proliferarea, migrarea și angiogeneza HUVECs, fără a induce toxicitate. Cultura celulară direct pe schelă a confirmat creșterea viabilității și formarea rețelelor vasculare.

Model ex vivo

Tratamentul cu Ac-Tβ1-17 a dus la creșterea dimensiunii metatarsalelor fetale de șoarece și la o vascularizare amplificată: creștere a suprafeței acoperite de vase, a densității, lungimii ramurilor și numărului de joncțiuni. Aceste date confirmă capacitatea proangiogenă a peptidei într-un model biologic complex.

Concluzii

Peptida Ac-Tβ1-17, derivată natural din Ac-Tβ4, a demonstrat o combinație unică de activitate antivirală, siguranță celulară și potențial proangiogen, ceea ce o recomandă drept un candidat promițător pentru medicina regenerativă și terapia infecțiilor virale, inclusiv COVID-19. Integrată în biomateriale, această peptidă susține regenerarea vasculară și creșterea celulară, aspecte fundamentale în refacerea țesuturilor. Studiul oferă un model integrat de dezvoltare a biomaterialelor funcționalizate cu peptide și deschide noi perspective în utilizarea metabolitilor proteici ca agenți terapeutici cu multiple funcții biologice.

Pentru aplicații clinice, sunt necesare investigații suplimentare in vivo, dar concluziile acestui studiu susțin dezvoltarea unei noi generații de biomateriale bioactive, capabile să îmbine acțiuni regenerative și antiinfecțioase într-un mod sigur și eficient.