Самоорганизующиеся пептиды: от нанотехнологий к биомедицине

Биоактивные пептиды растений
03.01.2021
Композиция для иммунитета «Immune 41»
07.01.2021

Реклама. Биологически активная добавка от “Рашн Пептаид” с пептидами семян фенхеля – Эндохелс. Способствует нормализации работы кишечника и послаблению.


Короткие синтетические самособирающиеся пептиды – перспективные материалы для применения в нанотехнологиях и современной регенеративной медицине. Особенности строения пептидов позволяют использовать их в качестве каркасов для клеточных тканей, для направленной долгосрочной доставки лекарственных препаратов и как замену традиционным медицинским подходам при лечении поражений нервов, инсультов, ишемии, дефектов костей, зубов и хрящей суставов.

Самособирающиеся пептиды

Самособирающиеся пептиды (Self-Assembling Peptide, SAP) – это короткие синтетические пептиды, обладающие гидрофильными и гидрофобными последовательностями, которые придают им особые молекулярные свойства, обеспечивающие их уникальную способность выстраиваться в надмолекулярные (супрамолекулярные) структуры. Короткие пептиды в природе повсеместны. Они обнаруживаются в качестве гормонов, феромонов, антибактериальных и противогрибковых агентов в системах врожденного иммунитета, среди токсинов и натуральных пестицидов.

Так, на протяжении десятилетий было известно, что поли-L-лизин образует α-спирали при 4 °C и β-листы – при 50 °C, и при изменениях pH в различных растворителях также выстраивает различные структуры с высокой молекулярной массой [1]. Многие полипептиды, включая (Glu-Ala)n, (Val-Lys)n и (Lys-Tyr)n, при определенных условиях образуют упорядоченные структуры [1]. Открытие первого самособирающегося пептида Zuotin (Self-Assembling Peptide, SAP) в дрожжевом белке произошло в 1990 году при исследовании Z-ДНК-связывающих белков. Со временем, выборка SAP расширилась, приведя к появлению продуктов на их основе, ценных для различных областей, включая трехмерные каркасы для клеток тканей, покрытия, цветные красители, полупроводники, гидрогели для тканевой инженерии и материалы для длительного высвобождения лекарств. Здесь мы рассмотрим наиболее значимые, в медицинском аспекте, достижения в разработке SAP. Примеры использования включают реальные 3D-культуры клеток тканей, репаративную и регенеративную медицину, а также тканевую инженерию, 3D-печать тканей, устойчивое высвобождение малых молекул, факторов роста и моноклональных антител, и ускоренное заживление ран кожи и диабетических язв.

Структурные особенности самособирающихся пептидов

Существует несколько видов самособирающихся пептидных гидрогелей, включая трехцепочечные коллагеновые спирали и β-шпильки, но преобладают гидрогели SAP с β-пластинами и α-спиралями [1]. β-Пептидные SAP обычно содержат от единиц до десятков аминокислот; пептиды, формирующие α-спирали, обычно включают более десяти остатков. Оба типа гидрогелей SAP образуют хорошо упорядоченные наноструктуры. Чаще всего нановолокна собираются в упорядоченные сети и, затем, в высокоорганизованные каркасы с большим количеством молекул воды (гидрогели, ~99% воды).

При разработке SAP учитывают первичную последовательность со структурной совместимостью и химической комплементарностью по зарядам, способностью образования водородных связей, и молекулярные свойства отдельных аминокислот. Дизайн SAP может основываться на чередовании гидрофобных и гидрофильных мотивов, положительно и отрицательно заряженных остатков, использовании хиральных природных L- или неприродных D-аминокислот. После синтеза конструктивные пептидные единицы, содержащие биоактивные мотивы, подвергаются самосборке в подходящей микросреде (Рис. 1).

Рисунок 1 – Примеры возможной самоорганизации пептидов

Одним из преимуществ SAP является возможность тонкой настройки свойств. Кроме того, материалы SAP могут быть разработаны таким образом, чтобы полностью соответствовать любой биомиметической настройке, необходимой для восстановления большинства тканей. Они также могут быть смешаны с более жесткими синтетическими биосовместимыми полимерами. Благодаря последним достижениям, дизайнерские SAP-системы можно применять для создания трехмерных культур тканей in vitro, в качестве мягких наполнителей для восстановления тканей, для ускоренного заживления ран, восстановления повреждений хрящей суставов, а также в лечение инфаркта миокарда.

EAK16 и RADA16

EAK16 – встречающийся в природном дрожжевом белке SAP, обладающий уникальным повторяющимся сегментом (AEAEAKAKAEAEAKAK) [2]. EAK16 и разработанный на его основе вариант RADA16 (RADARADARADARADA)[3] синтезируют из природных L-аминокислот методами твердофазной химии. D-аминокислоты применяют для создания хиральных D-SAP, которые устойчивы к деградации L-протеазой. Пептидные гидрогели состоят из различных строительных мотивов со вторичными структурами, которые могут регулироваться аминокислотными последовательностями, концентрацией пептида, значением pH, температурой и ионным составом среды [1].

Каркасы для культивирования стволовых клеток

Учитывая физико-химические характеристики, SAP являются наиболее предпочтительным выбором для создания синтетического микроокружения, стимулирующего дифференцировку стволовых клеток in vitro. Тип, плотность функциональных мотивов и жесткость гидрогеля могут влиять на поведение клеток. Функциональные мотивы RGD и BMHP были успешно связаны с RADA16-I, также называемым (RADA)4. для запуска пролиферации, дифференцировки и роста аксонов из нейрональных стволовых клеток в 3D-системах [4]. Сообщалось, что двойная функционализация (RADA)4 с помощью RGD и IKVAV (два SAP, противоположно заряженных при нейтральном pH) может улучшить жизнеспособность и дифференциацию нейрональных стволовых клеток [5]. Примечательно, что (LDLK)3 функционализированный мотивами KLPGWSG и FAQRVPP, показал, что нейрональная и олигодендроглиальная дифференцировка превосходит стандартные положительные контроли (Cultrex BME) [6]. Усовершенствованная композиция SAP на основе мультифункциональных (LDLK)3, смешанных с разветвленными (LDLK)3, обеспечивает оптимальную механическую жесткость и позволяет формировать плотную трехмерную сеть дифференцированных и электрически активных зрелых нейронов, астроцитов и олигодендроцитов в долгоживущих культурах. Так удалось получить ГАМКергические, глутаматергические и холинергические нейроны, с потенциальной возможностью переноса в нервные бляшки для регенерации повреждений спинного мозга и/или в in vitro модель [7]. 3D-культуры важны как более совершенная модель в исследованиях механизмов и потенциальных методов лечения болезни Альцгеймера. RADA16-I был использован для получения ацинарного морфогенеза из эпителиальных клеток молочной железы и инвазивного эпителиального опухолевидного фенотипа, что полезно для лучшего понимания онкогенеза [8]. Стремясь получить биоискусственную печень клинического уровня, RADA16-I использовался для трехмерного культивирования первичных клеток печени крысы в биореакторе, и они показали стабильную экспрессию генов печени, а также важные биохимические функции, включая детоксикацию и биотрансформацию [9]. RADA-II стимулировал пролиферацию и выработку факторов роста сердечных клеток-предшественников in vitro [10].

Ишемическая болезнь сердца (ИБС)

Одно из наиболее распространенных применений SAP – биоматериалы на основе гидрогеля при инфаркте миокарда, которые могут минимизировать рубцевание и последующую дисфункцию сердца [11]. Первые примером такого использования SAP при ишемической болезни сердца (ИБС) был пептид, полученный в результате исследования IGF-1 (инсулиноподобный фактор роста 1), фактора роста кардиомиоцитов и RADAII (AcN- (RARADADA)2-C-NH2), связанных через биотин-стрептавидин. Продукт служил для длительного высвобождения IGF-1 in vivo в течение 28 дней. При добавлении кардиомиоцитов к инъекциям SAP у крыс, площадь поперечного сечения миоцитов увеличивалась на 25%, а систолическая функция – улучшалась [12]. Инъекции раствора SAP RADA-II с PDGF-BB позволили обеспечить устойчивую доставку в течение 14 дней у крыс с ИБС, уменьшив гибель кардиомиоцитов [13]. RADA-II по отдельности или в комбинации с мононуклеарными клетками костного мозга в миокарде свиней с ИБС вели к улучшению диастолической и систолической функций поврежденного сердца [14]. RADA-II, функционализированный имитатором Notch-лиганда Jagged-1 вызвал активацию эндогенного заживляющего ответа после инфаркта [15]. Жировые стволовые клетки, предварительно дифференцированные in vitro в трехмерные сфероиды сосудистых клеток, через четыре недели после совместной трансплантации с RADA-II крысам с ИБС показали, что засеянный клетками SAP улучшил выживаемость трансплантированных клеток в три раза, уменьшил общий размер инфаркта и увеличил локализованный ангиогенез, как и артериальную эластичность [16]. RADA16-I с мотивами SKPPGTSS, FHRRIKA или PRGDSGYRGDS способствует более высокой пролиферации, миграции и секреции ангиогенных факторов роста. Эти открытия имеют значение для регенеративной медицины и лечения стволовыми клетками [17].

Регенерация хрящевой ткани

Подходы тканевой инженерии с применением гидрогеля для регенерации хряща, бессосудистой ткани, содержащей коллагены, протеогликаны и хондроциты, в последние годы достигли значительных успехов. Дефекты хряща являются причиной серьезных нарушений, включая остеоартрит (ОА). Терапевтические подходы предполагают введение имплантатов стволовых клеток, аутологичных хондроцитов или бесклеточных каркасов (например, коллагена, гиалуроновой кислоты). В настоящее время предпочтение отдается гидрогелям. Первый серьезный успех в этой области был достигнут с пептидом (KLDL)3. Протокол in vitro включал четырехнедельное культивирование фенотипически стабильных хондроцитов и производство механически жесткой ткани, богатой коллагеном и протеогликанами [18]. Авторам также удалось получить хрящевые отложения из стромальных клеток костного мозга взрослых, культивированных в (KLDL)3 [19]. TGF-β1 является важным фактором роста, регулирующим пролиферацию и дифференцировку клеток. Пептиды были функционализированы сайтами связывания TGF-β1, чтобы обеспечить его медленное высвобождение [20]. (KLDL)3 с TGF-β1 и стромальными клетками костного мозга в костно-хрящевых дефектах кроликов in vivo показал лучшее восстановление хряща через 12 недель [21]. (LDLK)3, также функционализированный нейропептидным веществом P, играет противовоспалительную роль при ревматоидном артрите [22]. Авторы сообщили, что он обеспечивал благоприятную среду для регенерации хряща на месте дефекта. Несмотря на ряд публикаций, применение SAP в восстановлении хрящевой ткани все еще ограничено скромными механическими характеристиками.

Дефекты костей

Кость – динамичная и васкуляризованная ткань с высокой жесткостью и умеренной способностью к самовосстановлению. При крупных костных дефектах «золотым стандартом» клинической практики является костный аутотрансплантат, или алло- и ксенотрансплантаты. Ограничениями являются болезненность донорного участка и парестезия; во втором варианте возможна передача патогенов, иммунологических реакций и пониженной биоактивности. Биомиметические микросреды способствуют прорастанию кости, что может быть обеспечено с помощью SAP на основе RADA-подобных гидрогелей. Было показано, что RADA16-I способствует формированию зрелой кости с удовлетворительной прочностью в дефекте свода черепа у мышей [23] и увеличивает регенерацию кортикальной кости у кроликов при предварительной загрузке рекомбинантным белком кости BMP-2 [24]. Кроме того, в тканях используются D-аминокислоты для увеличения времени биоабсорбции SAP. Гидрогели d-RADA16, нагруженные основным фактором роста фибробластов (βFGF), способствовали восстановлению кости в дефектах бедренной кости у крыс [25]. Другой RADA-подобный SAP, SPG-178-Gel, был успешно использован для образования новой кости при дефектах свода черепа крыс и остеогенной индукции стволовых клеток пульпы зуба [26]. Традиционно, функциональные пептидные мотивы для регенерации кости получают из фибронектина (RGDS), коллагена I (DGEA) и гликозаминогликанов – основных компонентов внеклеточного матрикса кости. Пептидный амфифил (PA) был функционализирован остатками RGDS и фосфосерина для улучшения прикрепления клеток и зародышеобразования гидроксиапатита (HA), основного минерала кости, что привело к увеличению количества окостеневшей ткани внутри дефектов бедренной кости у крыс [27]. RGDS-пептидный амфифил вместе с DGEA-амфифилом и наночастицами НА, продемонстрировал повышенную регуляцию экспрессии генов, коррелированных с остеогенной дифференцировкой. Культуры мезенхимальных стволовых клеток человека (hMSC) также способствуют заживлению кости у крыс [28]. Остеоиндуктивные свойства были продемонстрированы in vitro и in vivo для пептида, функционализированного GAG-биомиметическим пептидом и положительно заряженным K-мотивом [29]. Функционализированные каркасы SAP обычно не обладают достаточной механической прочностью, поэтому они использовались в качестве покрытий имплантатов на основе титана для облегчения остеоинтеграции и образования костноподобных минералов [30].

P11-4 в регенеративной стоматологии

Переход от репаративной к регенеративной стоматологии отражает современные тенденции в медицине и новое понимание кариеса как хронического заболевания. Самособирающийся пептид P11-4 показал многообещающие результаты в регенеративной биомиметической реминерализации начальных кариозных поражений [31].

Кариес зубов – хроническое инфекционное прогрессирующее заболевание с первоначальной потерей минеральных веществ. Классическое «лечение» полостей путем сверления и пломбирования представляет собой устранение повреждения, но не устраняет само заболевание. Основная цель неинвазивного лечения – инактивировать или остановить кариес. К сожалению, большинство профилактических подходов основаны на изменениях в поведении пациента. Альтернативным решением для лечения начальных кариозных поражений является синтетический самособирающийся пептид P11-4, разработанный для регенерации деминерализованной ткани зуба. Данный пептид образует 3D-матрицу в кариозных поражениях, что позволяет образовываться новым кристаллам гидроксиапатита, способствуя регенерации утраченной эмали. P11-4 показал обнадеживающие результаты [32].

P11-4 содержится в препарате Curodont Repair и имеет структуру Ace-Gln-Gln-Arg-Phe-Glu-Trp-Glu-Phe-Glu-Gln-Gln-NH2. P11-4 не вызывает каких-либо цитотоксических или иммунологических ответов и безопасен для пациентов; о побочных эффектах не сообщалось [33]. Мономерный P11-4 диффундирует через поры деминерализованной эмали, где запускается образование волокон и формируется трехмерная матрица, около 35% P11-4 оставалось в пределах искусственных кариозных поражений [34], доступных для образования кристаллов HA de novo (Рис. 2). В образцах была обнаружена реминерализация до 90% от исходной плотности эмали. Матрица P11-4 имеет высокое сродство к ионам Ca2+.

Возможность клинического применения, безопасность и клинический эффект P11-4 были впервые изучены в исследовании по безопасности при лечении купированных кариозных поражений у 15 взрослых добровольцев [35].

Рисунок 2 – Лечения кариозного поражения с P11-4: а) первоначальное поражение; b) мономеры P11-4 наносят на поверхность, мономеры диффундируют вглубь; c) P11-4 собирается в кариозном поражении, образуя трехмерный каркас; d) кристаллы гидроксиапатита формируются de novo по пептидному каркасу

Окклюзионные поверхности прорезывающихся постоянных моляров очень подвержены кариесу. Из-за инфраокклюзионного (смещение книзу) положения этих зубов во время прорезывания эффективная чистка зубов затруднена. Даже пломбирование этих зубов вызывает затруднения. В связи с этим, ученые провели рандомизированное контролируемое слепое исследование на детях с видимым активным ранним кариесом [33]. Испытуемые были рандомизированы либо в тестовую группу (P11-4+фторидный защитный зубной лак), либо в контрольную группу (только фторидный лак). Кариес оценивали на исходном уровне и через 3–6 месяцев после лечения. P11-4 (Curodont Repair) наносили согласно инструкции производителя. По сравнению с контрольной, тестовая группа показала клинически и статистически значимое улучшение всех исходов через 3–6 месяцев наблюдения. Показания лазерной флуоресценции (отношение шансов = 3,5) и баллы по визуальной аналоговой шкале (7,9) были значительно ниже для тестовой группы, и они показали регресс в баллах по шкале ICDAS (5,1) и переход от активных поражений к неактивным. Результаты показывают, что Curodont Repair может представлять собой простое, безопасное и эффективное неинвазивное лечение ранних окклюзионных кариозных поражений прорезывающихся зубов в сочетании с местным фторидным лаком.

Самособирающийся пептид для профилактики кариеса у пациентов с ортодонтическими скобами исследовали в рандомизированном перекрестном исследовании in situ способность P11-4 (Curodont Protect) с содержанием 1000 ppm реминерализовать начальные искусственные кариесные поражения по сравнению с использованием 22600 ppm фторидного лака [36]. Тестовая группа с P11-4 показала значительно большую реминерализацию, чем отрицательный и положительный контроль с фторидом. Авторы пришли к выводу, что P11-4 предотвращает кариес и реминерализует эмаль вокруг ортодонтических скоб.

P11-4 подходит для лечения проксимального кариеса. Исследование [37] показало клиническую эффективность пептида на первичных проксимальных кариозных поражениях через 12 месяцев после лечения. Двадцать шесть пациентов с 35 кариозными очагами были включены в рассматриваемую серию клинических случаев. Рентгеновские снимки на исходном уровне и на 360 день оценивали попарно. Годичные результаты показали преобладающий сдвиг в сторону регресса начальных поражений: 20 из 28 продемонстрировали полную или частичную регрессию, 4 осталось без изменений и у 4 было прогрессирование кариеса.

Повреждения спинного мозга

Повреждения или травмы спинного мозга (ТСМ) могут быть травматическими и дегенеративными. При хронических – функция тканей и цитоархитектура обычно более нарушены. Первая заметная работа основана на введении IKVAV-функционализированных пептидов при острых ТСМ, которая показала, что SAP снижает астроглиоз и апоптоз, увеличивает рекрутирование олигодендроцитов в место повреждения. Каркасы SAP способствовали регенерации нисходящих моторных и восходящих сенсорных волокон через очаг поражения, вызывая значительное улучшение поведения [38]. IKVAV-PA эффективно усиливают серотонинергические волокна. Контузионные и компрессионные хронические поражения спинного мозга функционально восстанавливались у грызунов [39]. Нейрорегенеративный потенциал (LDLK)3 и производных BMHP1 был протестирован при различных концентрациях, коррелируя реологические свойства введенных каркасов с диффузией in vivo, кровоостанавливающим и нейропротекторным свойствами [40]. Основные результаты заключались в том, что при острой травме спинного мозга только разбавленные SAP показали соответствующую диффузию внутри травмированного ткань, не нарушая существовавших ранее нейронных схем. Оба SAP могут ослаблять гематому и проявлять нейропротекторный эффект, о чем свидетельствует увеличенное количество аксонов. Функционализированный SAP увеличивает регенерацию нервов в каналах, уменьшает площадь кисты и способствует появлению новообразованных кровеносных сосудов [41]. (LDLK)3, плотно засеянный hNSC класса GMP, позволил получить электрически активные нейронные сети. Терапевтическая эффективность совместного использования этих двух технологий при хирургическом лечении острой травмы спинного мозга была протестирована путем имплантации in vitro [7]. Имплантаты показали снижение воспалительной реакции и образование глиотических рубцов, но каркасы с предифференцированными hNSC показали наивысшее приживление и созревание hNSC, нейрорегенерацию и функциональное восстановление. Введение K2(QL)6K2SAP сразу после травмы спинного мозга шейного отдела показало повышенную дифференциацию NPC в отношении нейрального и олигодендроглиального фенотипов, уменьшение объема кист и улучшенное восстановление функций [42].

Инсульт

Ткань мозга имеет чрезвычайно сложную клеточную архитектуру. О первом исследовании регенерации острого повреждения головного мозга с использованием SAP сообщили в работе [43]. Авторы вводили (RADA)4 в свежеразрезанные оптические тракты у хомяков, восстанавливая нервные проекции и частично возвращая нарушенное зрение животных. Сообщалось, что SAP снижал воспалительную реакцию и астроглиоз, а также уменьшал потерю тканей после травмы [44]. Та же группа исследователей показала на крысиной модели острого церебрального кровоизлияния, что после аспирации гематомы местная доставка (RADA)4 хорошо интегрировалась в дефектные полости, заменяющие гематому в глубоких слоях мозга, уменьшая нервную полость и способствуя функциональному восстановлению [45]. (RADA)4 также является эффективным носителем для доставки и трансплантации индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека [46]. (RADA)4 с введенным мотивом RGIDKRHWNSQ из нейротрофического фактора головного мозга (BDNF) исследовали для лечения черепно-мозговых травм у крыс. Такой SAP способствовал дифференцировке и приживлению клеток in vivo, достигая регенерации полостей среднего размера за счет стимуляции аксонов, разрастания дендритов и образования синапсов [47]. Каркас SAP, функционализированный мотивом ламинина, загруженный BDNF и засеянный нейронными предшественниками из эмбриональных стволовых клеток, введенный при инсульте вызвал улучшенную нервную дифференцировку и приживление трансплантированных клеток, как и инфильтрацию кровеносных сосудов в имплантат [48]. Также сообщали об использовании (RADA)4 в качестве носителя для эпилептических hNSC головного мозга и стволовых клеток, полученных из жировой ткани, для лечения черепно-мозговых травм. В обоих случаях наблюдалось уменьшение нейровоспаления, размера травмы и реактивного глиоза [49].

Повреждения периферических нервов

Известно о попытках решить проблему регенерации периферической нервной системы с помощью SAP на примере PA, функционализированного IKVAV, для успешного культивирования сенсорных нейронов ганглия дорсального корешка крыс in vitro [50]. Был предложен гибридный раствор, включающий канал кровеносного сосуда, заполненного SAP, для регенерации аксонов и ремиелинизации рассечения седалищного нерва. Обнадеживающие результаты показаны по восстановлению поведения и регенерации нервных волокон вблизи нервных аутотрансплантатов [51]. Миелинизирующие периферические нейроны были успешно культивированыin vitro на нановолокнах PLGA с мотивами RADA-BMHP1 [52]. Эти же нановолокна в виде единой конструкции, имплантированой в перерезанный седалищный нерв крысы, продемонстрировали улучшенную регенерацию нервной системы и восстановление сенсомоторной функции [53]. (RADA)4, функциональный мотивами RGD и IKVAV показал более сильное врастание нервов по сравнению с физиологическим раствором и нефункционализированным (RADA)4 [54]. SAP с последовательностью связывания NGF показал высокое сродство к NGF in vitro и способствовать росту первичных сенсорных нейронов [55]. В другой работе (RADA)4 c последовательностями, имитирующими NGF и BDNF, продемонстрировал стимулирование роста клеток PC12 in vitro и в хитозановых трубках, пришитых к дефектам седалищного нерва, что показало ускоренную нервную регенерацию и улучшенное восстановление функций [56].

Самособирающиеся пептидные материалы в клинических условиях

Несколько хиральных SAP с D- и L-аминокислотами производятся как коммерческие продукты, например, Sciobio-I, -II, -III и -IV. Успех этих продуктов подтвердил полезность SAP для клиник [1]. Эти каркасы SAP одобрены для использования при ускоренном заживлении ран, травм матки, восстановлении миокарда, хрящей и костей, а также для лечения пациентов с тяжелыми пролежнями и хроническими диабетическими язвами (Рис. 3).

Рисунок 3 – Использование SAP при хронической диабетической венозной язве (до лечения; через два и 16 дней после лечения)

Заключение

Самособирающиеся пептидные материалы обеспечивают уникальную платформу для разработки биоматериалов с четко определенными структурными и биологическими характеристиками. Огромные преимущества самосборных пептидных наноструктур включают хорошую биосовместимость, низкую стоимость, настраиваемую биоактивность, высокую загрузочную способность для лекарственных средств, химическое разнообразие, специфическое нацеливание и доставку активных компонентов в пораженные заболеваниями места.

Переход от репаративной к регенеративной стоматологии отражает современные тенденции в медицине. Самособирающийся пептид P11-4 показал многообещающие результаты в регенеративной биомиметической реминерализации начальных кариозных поражений. Такой подход может обеспечить безопасное и удобное профилактическое минимально инвазивное лечение кариеса у детей и подростков. Предлагаются дальнейшие исследования для изучения этого подхода.

Препараты на основе EAK16 и RADA16 находят применение для лечения поражений и травм нервной системы, инсультах, ишемии, дефектах костей и хрящей суставов. Также, они чрезвычайно полезны для проведения различных исследований с моделированием патогенных структур in vitro. Нанобиотехнология самосборки пептидов в ближайшие годы, очевидно, будет продолжать развиваться во многих направлениях.

1.         Gelain, F., Luo, Z., Zhang, S., Self-Assembling Peptide EAK16 and RADA16 Nanofiber Scaffold Hydrogel. Chemical Reviews, 2020. 120(24): p. 13434-13460. DOI: 10.1021/acs.chemrev.0c00690.

2.         Zhang, S., Lockshin, C., Herbert, A., Winter, E., Rich, A., Zuotin, a putative Z-DNA binding protein in Saccharomyces cerevisiae. The EMBO journal, 1992. 11(10): p. 3787-3796. DOI: 10.1002/j.1460-2075.1992.tb05464.x.

3.         Holmes, T.C., de Lacalle, S., Su, X., Liu, G., Rich, A., Zhang, S., Extensive neurite outgrowth and active synapse formation on self-assembling peptide scaffolds. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2000. 97(12): p. 6728. DOI: 10.1073/pnas.97.12.6728.

4.         Gelain, F., Bottai, D., Vescovi, A., Zhang, S., Designer Self-Assembling Peptide Nanofiber Scaffolds for Adult Mouse Neural Stem Cell 3-Dimensional Cultures. PLOS ONE, 2006. 1(1): p. e119. DOI: 10.1371/journal.pone.0000119.

5.         Sun, Y., Li, W., Wu, X., Zhang, N., Zhang, Y., Ouyang, S., Song, X., Fang, X., Seeram, R., Xue, W., He, L., Wu, W., Functional Self-Assembling Peptide Nanofiber Hydrogels Designed for Nerve Degeneration. ACS Applied Materials & Interfaces, 2016. 8(3): p. 2348-2359. DOI: 10.1021/acsami.5b11473.

6.         Caprini, A., Silva, D., Zanoni, I., Cunha, C., Volontè, C., Vescovi, A., Gelain, F., A novel bioactive peptide: assessing its activity over murine neural stem cells and its potential for neural tissue engineering. New Biotechnology, 2013. 30(5): p. 552-562. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nbt.2013.03.005.

7.         Marchini, A., Raspa, A., Pugliese, R., El Malek, M.A., Pastori, V., Lecchi, M., Vescovi, A.L., Gelain, F., Multifunctionalized hydrogels foster hNSC maturation in 3D cultures and neural regeneration in spinal cord injuries. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019. 116(15): p. 7483. DOI: 10.1073/pnas.1818392116.

8.         Miroshnikova, Y.A., Jorgens, D.M., Spirio, L., Auer, M., Sarang-Sieminski, A.L., Weaver, V.M., Engineering strategies to recapitulate epithelial morphogenesis within synthetic three-dimensional extracellular matrix with tunable mechanical properties. Physical biology, 2011. 8(2): p. 026013-026013. DOI: 10.1088/1478-3975/8/2/026013.

9.         Giri, S., Acikgöz, A., Pathak, P., Gutschker, S., Kürsten, A., Nieber, K., Bader, A., Three dimensional cultures of rat liver cells using a natural self-assembling nanoscaffold in a clinically relevant bioreactor for bioartificial liver construction. Journal of Cellular Physiology, 2012. 227(1): p. 313-327. DOI: https://doi.org/10.1002/jcp.22738.

10.       Boopathy, A.V., Che, P.L., Somasuntharam, I., Fiore, V.F., Cabigas, E.B., Ban, K., Brown, M.E., Narui, Y., Barker, T.H., Yoon, Y.-S., Salaita, K., García, A.J., Davis, M.E., The modulation of cardiac progenitor cell function by hydrogel-dependent Notch1 activation. Biomaterials, 2014. 35(28): p. 8103-8112. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.05.082.

11.       Di Franco, S., Amarelli, C., Montalto, A., Loforte, A., Musumeci, F., Biomaterials and heart recovery: cardiac repair, regeneration and healing in the MCS era: a state of the “heart”. Journal of Thoracic Disease, 2018. 10(S20): p. S2346-S2362.

12.       Segers Vincent, F.M., Tokunou, T., Higgins Luke, J., MacGillivray, C., Gannon, J., Lee Richard, T., Local Delivery of Protease-Resistant Stromal Cell Derived Factor-1 for Stem Cell Recruitment After Myocardial Infarction. Circulation, 2007. 116(15): p. 1683-1692. DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.107.718718.

13.       Hsieh, P.C., Davis, M.E., Gannon, J., MacGillivray, C., Lee, R.T., Controlled delivery of pdgf-bb for myocardial protection using injectable self-assembling peptide nanofibers. Journal of Clinical Investigation, 2005. 116: p. 237−248.

14.       Lin, Y.D., Yeh, M.L., Yang, Y.J., Tsai, D.C., Chu, T.Y., Shih, Y.Y., Chang, M.Y., Liu, Y.W., Tang, A.C.L., Chen, T.Y., Intramyocardial peptide nanofiber injection improves Postinfarction ventricular remodeling and efficacy of bone marrow cell therapy in pigs. Circulation 2010. 122: p. S132–S141.

15.       Boopathy, A.V., Martinez, M.D., Smith, A.W., Brown, M.E., García, A.J., Davis, M.E., Intramyocardial Delivery of Notch Ligand-Containing Hydrogels Improves Cardiac Function and Angiogenesis Following Infarction. Tissue Engineering Part A, 2015. 21(17-18): p. 2315-2322. DOI: 10.1089/ten.tea.2014.0622.

16.       Kim, J.H., Park, Y., Jung, Y., Kim, S.H., Kim, S.-H., Combinatorial therapy with three-dimensionally cultured adipose-derived stromal cells and self-assembling peptides to enhance angiogenesis and preserve cardiac function in infarcted hearts. Journal of Tissue Engineering and Regenerative Medicine, 2017. 11(10): p. 2816-2827. DOI: https://doi.org/10.1002/term.2181.

17.       Castells-Sala, C., Vallés-Lluch, A., Soler-Botija, C., Arnal-Pastor, M., Martínez-Ramos, C., Fernandez-Muiños, T., Marí-Buyé, N., Llucià-Valldeperas, A., Sanchez, B., Chachques, J.C., Bayes-Genis, A., Monleón Pradas, M., Semino, C.E., Development of Bioactive Patch for Maintenance of Implanted Cells at the Myocardial Infarcted Site. Journal of Nanomaterials, 2015. 2015: p. 804017. DOI: 10.1155/2015/804017.

18.       Kisiday, J., Jin, M., Kurz, B., Hung, H., Semino, C., Zhang, S., Grodzinsky, A.J., Self-assembling peptide hydrogel fosters chondrocyte extracellular matrix production and cell division: Implications for cartilage tissue repair. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2002. 99(15): p. 9996. DOI: 10.1073/pnas.142309999.

19.       Lee, H.Y., Kopesky, P.W., Plaas, A., Sandy, J., Kisiday, J., Frisbie, D., Grodzinsky, A.J., Ortiz, C., Adult bone marrow stromal cell-based tissue-engineered aggrecan exhibits ultrastructure and nanomechanical properties superior to native cartilage. Osteoarthritis and Cartilage, 2010. 18(11): p. 1477-1486. DOI: 10.1016/j.joca.2010.07.015.

20.       Gelain, F., Silva, D., Caprini, A., Taraballi, F., Natalello, A., Villa, O., Nam, K.T., Zuckermann, R.N., Doglia, S.M., Vescovi, A., BMHP1-Derived Self-Assembling Peptides: Hierarchically Assembled Structures with Self-Healing Propensity and Potential for Tissue Engineering Applications. ACS Nano, 2011. 5(3): p. 1845-1859. DOI: 10.1021/nn102663a.

21.       Miller, R.E., Grodzinsky, A.J., Vanderploeg, E.J., Lee, C., Ferris, D.J., Barrett, M.F., Kisiday, J.D., Frisbie, D.D., Effect of self-assembling peptide, chondrogenic factors, and bone marrow-derived stromal cells on osteochondral repair. Osteoarthritis and Cartilage, 2010. 18(12): p. 1608-1619. DOI: 10.1016/j.joca.2010.09.004.

22.       Hong, H.S., Son, Y., Substance P ameliorates collagen II-induced arthritis in mice via suppression of the inflammatory response. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2014. 453(1): p. 179-184. DOI: https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2014.09.090.

23.       Misawa, H., Kobayashi, N., Soto-Gutierrez, A., Chen, Y., Yoshida, A., Rivas-Carrillo, J.D., Navarro-Alvarez, N., Tanaka, K., Miki, A., Takei, J., Ueda, T., Tanaka, M., Endo, H., Tanaka, N., Ozaki, T., PuraMatrix™ Facilitates Bone Regeneration in Bone Defects of Calvaria in Mice. Cell Transplantation, 2006. 15(10): p. 903-910. DOI: 10.3727/000000006783981369.

24.       Ikeno, M., Hibi, H., Kinoshita, K., Hattori, H., Ueda, M., Effects of self-assembling peptide hydrogel scaffold on bone regeneration with recombinant human bone morphogenetic protein-2. The International journal of oral & maxillofacial implants, 2013. 28(5): p. e283-289. DOI: 10.11607/jomi.te09.

25.       He, B., Ou, Y., Chen, S., Zhao, W., Zhou, A., Zhao, J., Li, H., Jiang, D., Zhu, Y., Designer bFGF-incorporated d-form self-assembly peptide nanofiber scaffolds to promote bone repair. Materials Science and Engineering: C, 2017. 74: p. 451-458. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2016.12.042.

26.       Tsukamoto, J., Naruse, K., Nagai, Y., Kan, S., Nakamura, N., Hata, M., Omi, M., Hayashi, T., Kawai, T., Matsubara, T., Efficacy of a Self-Assembling Peptide Hydrogel, SPG-178-Gel, for Bone Regeneration and Three-Dimensional Osteogenic Induction of Dental Pulp Stem Cells. Tissue Engineering Part A, 2017. 23(23-24): p. 1394-1402. DOI: 10.1089/ten.tea.2017.0025.

27.       Mata, A., Geng, Y., Henrikson, K.J., Aparicio, C., Stock, S.R., Satcher, R.L., Stupp, S.I., Bone regeneration mediated by biomimetic mineralization of a nanofiber matrix. Biomaterials, 2010. 31(23): p. 6004-6012. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.04.013.

28.       Anderson, J.M., Patterson, J.L., Vines, J.B., Javed, A., Gilbert, S.R., Jun, H.-W., Biphasic Peptide Amphiphile Nanomatrix Embedded with Hydroxyapatite Nanoparticles for Stimulated Osteoinductive Response. ACS Nano, 2011. 5(12): p. 9463-9479. DOI: 10.1021/nn203247m.

29.       Tansik, G., Kilic, E., Beter, M., Demiralp, B., Kiziltas Sendur, G., Can, N., Ozkan, H., Ergul, E., Guler, M.O., Tekinay, A.B., A glycosaminoglycan mimetic peptide nanofiber gel as an osteoinductive scaffold. Biomaterials Science, 2016. 4(9): p. 1328-1339. DOI: 10.1039/C6BM00179C.

30.       Mahmoud, Z.N., Gunnoo, S.B., Thomson, A.R., Fletcher, J.M., Woolfson, D.N., Bioorthogonal dual functionalization of self-assembling peptide fibers. Biomaterials, 2011. 32(15): p. 3712-3720. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2010.12.002.

31.       Alkilzy, M., Splieth, C.H., Self-assembling peptides for caries prevention and treatment of initial carious lesions, a review. Deutsche Zahnärztliche Zeitschrift International 2020. 2(1): p. 021-025.

32.       Thomson, B., Hardaker, L., Davies, R., Dennis, C., Bronowska, A., Aggeli, A., Kirkham, J., Lysek, D., P11-15 (NNRFEWEFENN): A Second Generation Biocompatible, Self-Assembling Peptide with Potential to Promote Enamel Remineralisation: 47. Caries Research, 2014. 48(5): p. 384–450.

33.       Alkilzy, M., Tarabaih, A., Santamaria, R.M., Splieth, C.H., Self-assembling Peptide P<sub>11</sub>-4 and Fluoride for Regenerating Enamel. Journal of dental research, 2018. 97(2): p. 148-154. DOI: 10.1177/0022034517730531.

34.       Kind, L., Stevanovic, S., Wuttig, S., Wimberger, S., Hofer, J., Müller, B., Pieles, U., Biomimetic Remineralization of Carious Lesions by Self-Assembling Peptide. Journal of dental research, 2017. 96(7): p. 790-797. DOI: 10.1177/0022034517698419.

35.       Brunton, P.A., Davies, R.P.W., Burke, J.L., Smith, A., Aggeli, A., Brookes, S.J., Kirkham, J., Treatment of early caries lesions using biomimetic self-assembling peptides – a clinical safety trial. British Dental Journal, 2013. 215(4): p. E6-E6. DOI: 10.1038/sj.bdj.2013.741.

36.       Jablonski-Momeni, A., Korbmacher-Steiner, H., Heinzel-Gutenbrunner, M., Jablonski, B., Jaquet, W., Bottenberg, P., Randomised in situ clinical trial investigating self-assembling peptide matrix P11-4 in the prevention of artificial caries lesions. Scientific Reports, 2019. 9(1): p. 269. DOI: 10.1038/s41598-018-36536-4.

37.       Schlee, M., Schad, T., Koch, J.H., Cattin, P.C., Rathe, F., Clinical performance of self-assembling peptide P11-4 in the treatment of initial proximal carious lesions: A practice-based case series. Journal of Investigative and Clinical Dentistry, 2018. 9(1): p. e12286. DOI: https://doi.org/10.1111/jicd.12286.

38.       Tysseling-Mattiace, V.M., Sahni, V., Niece, K.L., Birch, D., Czeisler, C., Fehlings, M.G., Stupp, S.I., Kessler, J.A., Self-Assembling Nanofibers Inhibit Glial Scar Formation and Promote Axon Elongation after Spinal Cord Injury. The Journal of Neuroscience, 2008. 28(14): p. 3814. DOI: 10.1523/JNEUROSCI.0143-08.2008.

39.       Tysseling, V.M., Sahni, V., Pashuck, E.T., Birch, D., Hebert, A., Czeisler, C., Stupp, S.I., Kessler, J.A., Self-assembling peptide amphiphile promotes plasticity of serotonergic fibers following spinal cord injury. Journal of Neuroscience Research, 2010. 88(14): p. 3161-3170. DOI: https://doi.org/10.1002/jnr.22472.

40.       Cigognini, D., Silva, D., Paloppi, S., Gelain, F., Evaluation of Mechanical Properties and Therapeutic Effect of Injectable Self-Assembling Hydrogels for Spinal Cord Injury. Journal of Biomedical Nanotechnology, 2014. 10(2): p. 309-323. DOI: 10.1166/jbn.2014.1759.

41.       Raspa, A., Saracino, G.A.A., Pugliese, R., Silva, D., Cigognini, D., Vescovi, A., Gelain, F., Complementary Co-assembling Peptides: From In Silico Studies to In Vivo Application. Advanced Functional Materials, 2014. 24(40): p. 6317-6328. DOI: https://doi.org/10.1002/adfm.201400956.

42.       Zweckberger, K., Ahuja, C.S., Liu, Y., Wang, J., Fehlings, M.G., Self-assembling peptides optimize the post-traumatic milieu and synergistically enhance the effects of neural stem cell therapy after cervical spinal cord injury. Acta Biomaterialia, 2016. 42: p. 77-89. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2016.06.016.

43.       Banwell, E.F., Abelardo, E.S., Adams, D.J., Birchall, M.A., Corrigan, A., Donald, A.M., Kirkland, M., Serpell, L.C., Butler, M.F., Woolfson, D.N., Rational design and application of responsive α-helical peptide hydrogels. Nature Materials, 2009. 8(7): p. 596-600. DOI: 10.1038/nmat2479.

44.       Guo, J., Leung, K.K.G., Su, H., Yuan, Q., Wang, L., Chu, T.-H., Zhang, W., Pu, J.K.S., Ng, G.K.P., Wong, W.M., Dai, X., Wu, W., Self-assembling peptide nanofiber scaffold promotes the reconstruction of acutely injured brain. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2009. 5(3): p. 345-351. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nano.2008.12.001.

45.       Sang, L.Y.-H., Liang, Y.-X., Li, Y., Wong, W.-M., Tay, D.K.-C., So, K.-F., Ellis-Behnke, R.G., Wu, W., Cheung, R.T.-F., A self-assembling nanomaterial reduces acute brain injury and enhances functional recovery in a rat model of intracerebral hemorrhage. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 2015. 11(3): p. 611-620. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nano.2014.05.012.

46.       Francis, N.L., Bennett, N.K., Halikere, A., Pang, Z.P., Moghe, P.V., Self-Assembling Peptide Nanofiber Scaffolds for 3-D Reprogramming and Transplantation of Human Pluripotent Stem Cell-Derived Neurons. ACS Biomaterials Science & Engineering, 2016. 2(6): p. 1030-1038. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.6b00156.

47.       Shi, W., Huang, C.J., Xu, X.D., Jin, G.H., Huang, R.Q., Huang, J.F., Chen, Y.N., Ju, S.Q., Wang, Y., Shi, Y.W., Qin, J.B., Zhang, Y.Q., Liu, Q.Q., Wang, X.B., Zhang, X.H., Chen, J., Transplantation of RADA16-BDNF peptide scaffold with human umbilical cord mesenchymal stem cells forced with CXCR4 and activated astrocytes for repair of traumatic brain injury. Acta Biomaterialia, 2016. 45: p. 247-261. DOI: https://doi.org/10.1016/j.actbio.2016.09.001.

48.       Nisbet, D.R., Wang, T.Y., Bruggeman, K.F., Niclis, J.C., Somaa, F.A., Penna, V., Hunt, C.P.J., Wang, Y., Kauhausen, J.A., Williams, R.J., Thompson, L.H., Parish, C.L., Shear Containment of BDNF within Molecular Hydrogels Promotes Human Stem Cell Engraftment and Postinfarction Remodeling in Stroke. Advanced Biosystems, 2018. 2(9): p. 1800113. DOI: https://doi.org/10.1002/adbi.201800113.

49.       Jahanbazi Jahan-Abad, A., Sahab Negah, S., Hosseini Ravandi, H., Ghasemi, S., Borhani-Haghighi, M., Stummer, W., Gorji, A., Khaleghi Ghadiri, M., Human Neural Stem/Progenitor Cells Derived From Epileptic Human Brain in a Self-Assembling Peptide Nanoscaffold Improve Traumatic Brain Injury in Rats. Molecular Neurobiology, 2018. 55(12): p. 9122-9138. DOI: 10.1007/s12035-018-1050-8.

50.       Zou, Z., Zheng, Q., Wu, Y., Song, Y., Wu, B., Growth of rat dorsal root ganglion neurons on a novel self-assembling scaffold containing IKVAV sequence. Materials Science and Engineering: C, 2009. 29(7): p. 2099-2103. DOI: https://doi.org/10.1016/j.msec.2009.04.009.

51.       Li, A., Hokugo, A., Yalom, A., Berns, E.J., Stephanopoulos, N., McClendon, M.T., Segovia, L.A., Spigelman, I., Stupp, S.I., Jarrahy, R., A bioengineered peripheral nerve construct using aligned peptide amphiphile nanofibers. Biomaterials, 2014. 35(31): p. 8780-8790. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biomaterials.2014.06.049.

52.       Nune, M., Krishnan, U.M., Sethuraman, S., Decoration of PLGA electrospun nanofibers with designer self-assembling peptides: a “Nano-on-Nano” concept. RSC Advances, 2015. 5(108): p. 88748-88757. DOI: 10.1039/C5RA13576A.

53.       Nune, M., Subramanian, A., Krishnan, U.M., Kaimal, S.S., Sethuraman, S., Self-assembling peptide nanostructures on aligned poly(lactide-co-glycolide) nanofibers for the functional regeneration of sciatic nerve. Nanomedicine, 2017. 12(3): p. 219-235. DOI: 10.2217/nnm-2016-0323.

54.       Wu, X., He, L., Li, W., Li, H., Wong, W.-M., Ramakrishna, S., Wu, W., Functional self-assembling peptide nanofiber hydrogel for peripheral nerve regeneration. Regenerative Biomaterials, 2017. 4(1): p. 21-30. DOI: 10.1093/rb/rbw034.

55.       Okur, Z., Senturk, O.I., Yilmaz, C., Gulseren, G., Mammadov, B., Guler, M.O., Tekinay, A.B., Promotion of neurite outgrowth by rationally designed NGF-β binding peptide nanofibers. Biomaterials Science, 2018. 6(7): p. 1777-1790. DOI: 10.1039/C8BM00311D.

56.       Lu, C., Wang, Y., Yang, S., Wang, C., Sun, X., Lu, J., Yin, H., Jiang, W., Meng, H., Rao, F., Wang, X., Peng, J., Bioactive Self-Assembling Peptide Hydrogels Functionalized with Brain-Derived Neurotrophic Factor and Nerve Growth Factor Mimicking Peptides Synergistically Promote Peripheral Nerve Regeneration. ACS Biomaterials Science & Engineering, 2018. 4(8): p. 2994-3005. DOI: 10.1021/acsbiomaterials.8b00536.