CPP

Verwandte Lektüre

Einführungen

Cell-penetrating Peptide (CPPs) sind eine Klasse von kurzen Peptiden, die Zellmembranen oder Gewebe barrieren überwinden und Proteine, RNA, DNA und andere Biomoleküle durch Endozytose und direkte Penetrationsmechanismen in Zellen transportieren können. Im Vergleich zu anderen nicht-natürlichen chemischen Molekülen haben CPPs die Vorteile einer guten Biokompatibilität, niedriger Toxizität für Zellen, Abbaubarkeit nach dem zellulären Transport sowie der direkten Fusion und rekombinanten Expression mit biologisch aktiven Proteinen, was sie zu einem wichtigen Werkzeug für die Entwicklung von Arzneimittelabgabetechnologien macht, die auf intrazelluläre Moleküle abzielen, und gute Anwendungsperspektiven in der biomedizinischen Forschung bieten.

Klassifikation

Cell-penetrating Peptide können nach ihrer Sequenz, Herkunft, Funktion und Mechanismus des Zelleneintritts klassifiziert werden, und es gibt keinen einheitlichen Klassifizierungsstandard. Die relativ gängige Klassifizierungsmethode basiert auf den physikochemischen Eigenschaften von cell-penetrating Peptiden, die in drei Kategorien unterteilt werden: kationisch, amphiphil und hydrophob.

Mechanismus des zellulären Eintritts von cell-penetrating Peptiden

Es wird allgemein angenommen, dass cell-penetrating Peptide über verschiedene Wege in das Zytosol eintreten können, und diese Eintrittswege können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: den Endozytoseweg und den direkten Penetrationsweg. Es ist technisch nicht schwierig, zwischen diesen beiden Eintrittswegen zu unterscheiden, da die Fluoreszenz eines fluoreszenzmarkierten CPP, das über den direkten Penetrationsweg in eine Zelle gelangt, gleichmäßig verteilt sein sollte, während die Fluoreszenz eines CPP, das durch Endozytose in eine Zelle gelangt, aufgrund der Kapselung von Vesikeln eine punktuelle Verteilung zeigen sollte. Der Mechanismus der Internalisierung von CPP hängt von der Natur des Peptids und des Substrats, dem Zelltyp, der Fusion, der Zellviabilität und der Zusammensetzung der Plasmamembran und der extrazellulären Matrix sowie von Umweltfaktoren wie Temperatur, Ionenstärke und pH-Wert ab.

Therapeutische Anwendungen von CPP

Aufgrund ihrer Fähigkeit, eine Vielzahl von Biomolekülen durch kovalente Bindungen oder physikalische Komplexierung zu verknüpfen, haben CPP ein breites Anwendungsspektrum. Eine der wertvollsten Anwendungen ist als Trägersystem, um die Wirkung von Medikamenten bei der Behandlung von Krankheiten zu erleichtern. Die Fähigkeit, Medikamente und andere therapeutische Moleküle in Zellen einzuführen, verleiht CPP ein großes therapeutisches Potenzial. Seit ihrer Entdeckung wird die Fähigkeit von CPP, als Träger zu fungieren, um Proteine oder andere Biomoleküle in Zellen zu transportieren, kontinuierlich in In-vitro-Experimenten untersucht. Anschließend zeigten In-vivo-Experimente an Mäusen die Fähigkeit von TAT-gebundenem β-Galactosidase, die Lieferung an alle Mausgewebe (einschließlich des Gehirns) nach intraperitonealer Injektion abzuschließen. CPP wurden zunehmend in der Behandlung vieler Krankheiten als Arzneimittelabgabeträger eingesetzt, die es ermöglichen, dass Medikamente in Zellen eindringen und sogar die Epithelzellen und die Blut-Hirn-Schranke überwinden.

Antibakterielle und antivirale Anwendungen von CPP

Antimikrobielle Peptide haben in der Regel die Vorteile, amphiphil und stark kationisch, thermisch stabil, eine geringe Resistenz gegen Medikamente zu erzeugen und im Wesentlichen nicht toxisch für eukaryotische Zellen zu sein. Antimikrobielle Peptide wirken auf die Lipidmembran von Bakterien oder Pilzen und töten Mikroorganismen, indem sie Poren in der Membran bilden oder die Permeabilität der Zellmembran erhöhen. Neben der direkten Wirkung auf Mikroorganismen können AMP auch die angeborenen und adaptiven Immunantworten kontrollieren, indem sie die Ansammlung von Immunzellen wie Makrophagen und Lymphozyten erhöhen. Mehr als 5.000 Arten von antimikrobiellen Peptiden wurden identifiziert oder synthetisiert. Antimikrobielle Peptide haben eine starke Fähigkeit, pathogene Mikroorganismen zu töten, einschließlich grampositiver Bakterien, gramnegativer Bakterien, Protozoen und Pilzen. Daher können antimikrobielle Peptide für Lebensmittel- und pharmazeutische Anwendungen verwendet werden.