[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP5855651B2 - Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof - Google Patents

Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof Download PDF

Info

Publication number
JP5855651B2
JP5855651B2 JP2013520692A JP2013520692A JP5855651B2 JP 5855651 B2 JP5855651 B2 JP 5855651B2 JP 2013520692 A JP2013520692 A JP 2013520692A JP 2013520692 A JP2013520692 A JP 2013520692A JP 5855651 B2 JP5855651 B2 JP 5855651B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
self
peptide
seq
amino acid
peptides
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2013520692A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2013533271A (en
JP2013533271A5 (en
Inventor
熊田 嘉之
嘉之 熊田
チャン,シューグアン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Massachusetts Institute of Technology
Original Assignee
Massachusetts Institute of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Massachusetts Institute of Technology filed Critical Massachusetts Institute of Technology
Publication of JP2013533271A publication Critical patent/JP2013533271A/en
Publication of JP2013533271A5 publication Critical patent/JP2013533271A5/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5855651B2 publication Critical patent/JP5855651B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C07ORGANIC CHEMISTRY
    • C07KPEPTIDES
    • C07K5/00Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof
    • C07K5/04Peptides containing up to four amino acids in a fully defined sequence; Derivatives thereof containing only normal peptide links
    • C07K5/10Tetrapeptides
    • C07K5/1002Tetrapeptides with the first amino acid being neutral
    • C07K5/1005Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic
    • C07K5/101Tetrapeptides with the first amino acid being neutral and aliphatic the side chain containing 2 to 4 carbon atoms, e.g. Val, Ile, Leu
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14Macromolecular materials
    • A61L27/22Polypeptides or derivatives thereof, e.g. degradation products
    • A61L27/227Other specific proteins or polypeptides not covered by A61L27/222, A61L27/225 or A61L27/24
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3804Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by specific cells or progenitors thereof, e.g. fibroblasts, connective tissue cells, kidney cells
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/36Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix
    • A61L27/38Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells
    • A61L27/3839Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses containing ingredients of undetermined constitution or reaction products thereof, e.g. transplant tissue, natural bone, extracellular matrix containing added animal cells characterised by the site of application in the body
    • A61L27/3843Connective tissue
    • A61L27/3865Dental/periodontal tissues
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P1/00Drugs for disorders of the alimentary tract or the digestive system
    • A61P1/02Stomatological preparations, e.g. drugs for caries, aphtae, periodontitis
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61LMETHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2430/00Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/12Materials or treatment for tissue regeneration for dental implants or prostheses

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Botany (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Vascular Medicine (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines Containing Material From Animals Or Micro-Organisms (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Description

発明の背景
細胞外マトリックス(ECM)は、タンパク質および多糖類の両方を含む多様な型の巨大分子で構成され、該巨大分子は、体内で細胞が存在する三次元環境を形成し、細胞間の空間充填物質を構成する。ECMはまた、基底板または基底膜として知られるシート様の層に組織化され得る。ECMは、主に、局所的に分泌される分子からなり、該分子は、細胞層および組織の物理的構造を安定化し、かつ支持する骨格に組織化する。しかしながら、細胞の結合のための単なる不活性な基板であるよりむしろ、ECMは、生物学的情報に富んだ環境を構成する。ECMおよびECMに関連する種々の生体分子(例えば局所的に分泌されるか、または他の場所から特定の部位に移送される)は、細胞の挙動および表現型の多くの局面に重大な影響を及ぼし、移動および増殖などのプロセスを制御し、細胞の発達および分化に影響を及ぼし、細胞の形状および機能に作用することが受け入れられている。次いで、ECMの構造は、ECM中の細胞に影響を受ける。これらの細胞は多くのECM構成物を分泌するだけでなく、マトリックスのパターン付けの補助もする。したがって、細胞ECM相互作用は極めて重要なものであることが明らかである。天然供給源由来の生成物に伴う欠点を有することなく、天然の細胞環境の重要な局面を模倣する細胞環境の作製を可能にする、組織工学目的のための合成組成物および物質の必要性が残されている。体内への埋め込みを含む適用のために、免疫応答または炎症応答を誘発しないかまたは最小限で誘発するかかる組成物および物質の特定の必要性、ならびに体内で分解可能な組成物および物質の特定の必要性が残されている。また、望ましい方法で細胞の特性および機能に影響を及ぼす組成物および物質の必要性が当該技術分野に残されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION The extracellular matrix (ECM) is composed of various types of macromolecules, including both proteins and polysaccharides, which form a three-dimensional environment in which cells exist in the body and between cells. Constitutes a space-filling material; The ECM can also be organized into a sheet-like layer known as the basement plate or basement membrane. ECM consists primarily of locally secreted molecules that organize into a scaffold that stabilizes and supports the physical structure of cell layers and tissues. However, rather than just an inert substrate for cell attachment, the ECM constitutes an environment rich in biological information. Various biomolecules related to ECM and ECM (e.g., secreted locally or transported elsewhere to specific sites) have a significant impact on many aspects of cell behavior and phenotype. It is accepted to control processes such as exertion, migration and proliferation, influence cell development and differentiation, and affect cell shape and function. The structure of the ECM is then affected by the cells in the ECM. These cells not only secrete many ECM constructs, but also assist in matrix patterning. Thus, it is clear that cellular ECM interactions are extremely important. There is a need for synthetic compositions and materials for tissue engineering purposes that allow the creation of a cellular environment that mimics important aspects of the natural cellular environment without the disadvantages associated with products from natural sources. It is left. For applications involving implantation in the body, the specific need for such compositions and substances that do not elicit or minimally elicit an immune or inflammatory response, and the specific needs of degradable compositions and substances in the body There remains a need. There also remains a need in the art for compositions and materials that affect cell properties and functions in desirable ways.

ある部類の特製自己組織化ペプチド骨格が、三次元(3-D)細胞培養、薬物送達、再生医学および組織工学などの広範な用途を有することが以前に報告されている[1a]〜[5a]。該ある部類の自己組織化ペプチド物質は、5〜200nmの孔および90%を超える水分含有量を有する約10nmの繊維径の充分に秩序だったナノ繊維および骨格へと自発的に組織化し得る[6a]。これらのペプチド骨格は、コラーゲンなどの天然の細胞外マトリックスと同様の3-Dナノ繊維構造を有する。さらに、該骨格は、組織に対して優れた生体適合性を有する体内の種々のプロテアーゼにより生分解可能である[7a]。さらに、これらの骨格は、公知の生物学的に機能的なペプチドモチーフを用いたペプチドの直接伸長により改変され、かつ機能化されて、特定の細胞応答を促進し得る。これらのペプチド骨格のあるファミリーである機能化RADA16は、骨、軟骨、神経の再生および脈管形成の促進について研究されている[8a]〜[11a]。 It has been previously reported that a class of custom- assembled peptide scaffolds have a wide range of uses such as three-dimensional (3-D) cell culture, drug delivery, regenerative medicine and tissue engineering [1a]-[5a ]. The class of self- assembling peptide materials can spontaneously assemble into well-ordered nanofibers and scaffolds of about 10 nm fiber diameter with 5-200 nm pores and a moisture content greater than 90% [6a]. These peptide skeletons have a 3-D nanofiber structure similar to natural extracellular matrix such as collagen. Furthermore, the skeleton is biodegradable by various proteases in the body that have excellent biocompatibility with tissue [7a]. In addition, these scaffolds can be modified and functionalized by direct elongation of peptides using known biologically functional peptide motifs to promote specific cellular responses. Functional RADA16, a family of these peptide skeletons, has been studied for bone, cartilage, nerve regeneration and promotion of angiogenesis [8a]-[11a].

歯周疾患の治療において、誘導された組織再生[12a]〜[14a]、骨移植[15a]、[16a]、エナメルマトリックス誘導体[17a]〜[19a]および成長因子の使用[20a]〜[25a]などの歯周組織を再生するための多くの外科的技術が開発されている。しかしながら、例えば動物からヒトに感染因子を移送する危険性および動物由来生体材料の取り扱いの困難性などのこれらの動物由来生体材料の使用に関する懸念がある。したがって、当該技術分野において、歯周組織再生のための改善された方法の必要性が残されている。   In the treatment of periodontal disease, induced tissue regeneration [12a]-[14a], bone graft [15a], [16a], enamel matrix derivatives [17a]-[19a] and the use of growth factors [20a]-[ Many surgical techniques have been developed to regenerate periodontal tissue such as 25a]. However, there are concerns regarding the use of these animal-derived biomaterials, such as the risk of transferring infectious agents from animals to humans and the difficulty of handling animal-derived biomaterials. Accordingly, there remains a need in the art for improved methods for periodontal tissue regeneration.

発明の概要
本発明は、新規の部類の自己組織化ペプチド(self-assembling peptides)、その組成物、その調製方法およびその使用方法に関する。本発明はまた、組織再生のための方法、細胞外マトリックスタンパク質の産生を増加させる方法および自己組織化ペプチドを投与する工程を含む治療方法を包含する。
The present invention relates to novel class of self-assembling peptide (self-assembling peptides), the composition, methods for their preparation and methods of use thereof. The invention also encompasses a method for tissue regeneration, a method for increasing production of extracellular matrix protein, and a therapeutic method comprising administering a self- assembling peptide.

一局面において、本発明は、配列VEVK(配列番号:1)を含む自己組織化ペプチドに関し、ここで、該ペプチドは、自己組織化し得る。さらなる局面において、本発明は、配列VEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を有する自己組織化ペプチドを包含する。本発明はまた、配列VEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む自己組織化ペプチドを含む。 In one aspect, the invention relates to a self- assembling peptide comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), wherein the peptide can self- assemble . In a further aspect, the invention encompasses a self- assembling peptide having the sequence VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3). The invention also includes a self- assembling peptide comprising the sequence VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).

別の局面において、本発明は、自己組織化ペプチドに関し、ここで該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)を含み、該ドメインは、単離された形態で自己組織化し得る;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン
を含む。
In another aspect, the invention relates to a self- assembling peptide, wherein the self- assembling peptide is:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), which can self- assemble in an isolated form ;and
b. Contains a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in isolated form.

いくつかの態様において、第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む。あるさらなる局面において、第1のアミノ酸ドメインはVEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)である。さらなる局面において、生物学的に活性なモチーフは、ラミニン細胞接着モチーフである。またさらなる局面において、第2のアミノ酸ドメインは、PDGSR(配列番号:4)、YIGSR(配列番号:5)、IKVAV(配列番号:6)、LRE(配列番号:7)、RNIAEIIKDI(配列番号:8)、RYVVLPR(配列番号:9)、LGTIPG(配列番号:10)、PVGLIG(配列番号:11)およびGPVGLIG(配列番号:12)からなる群より選択される配列を含む。ある態様において、第2のアミノ酸ドメインは、PRGDS(配列番号:13)、YRGDS(配列番号:14)およびPRGDSGYRGDS(配列番号:15)などのRGDペプチドを含む。あるさらなる態様において、第2のアミノ酸ドメインは、マトリックスメタロプロテイナーゼ切断可能基質を含む。例示的なマトリックスメタロプロテイナーゼ切断可能基質は、配列PVGLIG(配列番号:16)を含む。   In some embodiments, the second amino acid domain includes a biologically active motif. In certain further aspects, the first amino acid domain is VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3). In a further aspect, the biologically active motif is a laminin cell adhesion motif. In yet a further aspect, the second amino acid domain is PDGSR (SEQ ID NO: 4), YIGSR (SEQ ID NO: 5), IKVAV (SEQ ID NO: 6), LRE (SEQ ID NO: 7), RNIAEIIKDI (SEQ ID NO: 8). ), RYVVLPR (SEQ ID NO: 9), LGTIPG (SEQ ID NO: 10), PVGLIG (SEQ ID NO: 11) and GPVGLIG (SEQ ID NO: 12). In certain embodiments, the second amino acid domain comprises RGD peptides such as PRGDS (SEQ ID NO: 13), YRGDS (SEQ ID NO: 14) and PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: 15). In certain further embodiments, the second amino acid domain comprises a matrix metalloproteinase cleavable substrate. An exemplary matrix metalloproteinase cleavable substrate comprises the sequence PVGLIG (SEQ ID NO: 16).

本発明のさらに別の態様において、本発明は、自己組織化ペプチドに関し、ここで、該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変の(unmodified)形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは生物学的に活性なモチーフを含み、該第2のアミノ酸ドメインは、PDGSR(配列番号:4)、YIGSR(配列番号:5)、LRE(配列番号:7)、RNIAEIIKDI(配列番号:8)、RYVVLPR(配列番号:9)、LGTIPG(配列番号:10)およびGPVGLIG(配列番号:12)からなる群より選択される配列を含む、
を含む。
In yet another aspect of the invention, the invention relates to a self- assembling peptide, wherein the self- assembling peptide is:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assembles into a macroscopic structure when present in an unmodified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif, and the second amino acid domain comprises PDGSR (sequence Number: 4), YIGSR (SEQ ID NO: 5), LRE (SEQ ID NO: 7), RNIAEIIKDI (SEQ ID NO: 8), RYVVLPR (SEQ ID NO: 9), LGTIPG (SEQ ID NO: 10) and GPVGLIG (SEQ ID NO: Comprising a sequence selected from the group consisting of 12),
including.

ある局面において、該ペプチドの第1のアミノ酸ドメインは、複数のRADA(配列番号:17)ペプチドサブユニット、例えばAcN-RADARADARADARADA-CONH2(配列番号:18)を含む。さらに別の局面において、第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)、例えばVEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む。   In certain aspects, the first amino acid domain of the peptide comprises a plurality of RADA (SEQ ID NO: 17) peptide subunits, such as AcN-RADARADARADARADA-CONH2 (SEQ ID NO: 18). In yet another aspect, the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), eg, VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).

さらに別の局面において、本発明は、歯の組織の再生を必要とする患者の歯の組織に、有効量の自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、該患者において歯の組織を再生するための方法に関し、ここで、該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
In yet another aspect, the invention regenerates dental tissue in a patient, comprising administering an effective amount of a self- assembling peptide to the dental tissue of a patient in need of dental tissue regeneration. Wherein the self- assembling peptide is:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

いくつかの局面において、歯の組織は歯周靭帯組織であり、自己組織化ペプチドは歯根膜(peridontium)に投与される。さらなる局面において、生物学的に活性なモチーフは、ラミニン細胞接着モチーフ、RGDペプチドまたはマトリックスメタロプロテアーゼ切断可能基質である。さらなる態様において、第2のアミノ酸ドメインは、PDGSR(配列番号:4)、YIGSR(配列番号:5)、IKVAV(配列番号:6)、LRE(配列番号:7)、RNIAEIIKDI(配列番号:8)、RYVVLPR(配列番号:9)、LGTIPG(配列番号:10)、PVGLIG(配列番号:19)、GPVGLIG(配列番号:12)、PRGDS(配列番号:13)、YRGDS(配列番号:14)、PRGDSGYRGDS(配列番号:15)およびPVGLIG(配列番号:19)からなる群より選択される配列を含む。さらに別の局面において、第1のアミノ酸ドメインは、複数のRADA(配列番号:17)ペプチドサブユニット、例えばAcN-RADARADARADARADA-CONH2(配列番号:18)を含む。さらなる局面において、第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)、例えばVEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む。 In some aspects, the tooth tissue is periodontal ligament tissue and the self- assembling peptide is administered to the peridontium. In a further aspect, the biologically active motif is a laminin cell adhesion motif, RGD peptide or matrix metalloprotease cleavable substrate. In a further embodiment, the second amino acid domain is PDGSR (SEQ ID NO: 4), YIGSR (SEQ ID NO: 5), IKVAV (SEQ ID NO: 6), LRE (SEQ ID NO: 7), RNIAEIIKDI (SEQ ID NO: 8). , RYVVLPR (SEQ ID NO: 9), LGTIPG (SEQ ID NO: 10), PVGLIG (SEQ ID NO: 19), GPVGLIG (SEQ ID NO: 12), PRGDS (SEQ ID NO: 13), YRGDS (SEQ ID NO: 14), PRGDSGYRGDS A sequence selected from the group consisting of (SEQ ID NO: 15) and PVGLIG (SEQ ID NO: 19). In yet another aspect, the first amino acid domain comprises a plurality of RADA (SEQ ID NO: 17) peptide subunits, such as AcN-RADARADARADARADA-CONH2 (SEQ ID NO: 18). In a further aspect, the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), such as VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).

本発明はまた、歯周疾患の治療および/または歯周靭帯組織の再生を必要とする患者の歯根膜に有効量の自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、該患者において歯周疾患を治療および/または歯周靭帯組織を再生する方法を包含し、ここで、該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
The present invention also treats periodontal disease in a patient, comprising administering an effective amount of a self- assembling peptide to the periodontal ligament of a patient in need of treatment of periodontal disease and / or regeneration of periodontal ligament tissue. And / or methods of regenerating periodontal ligament tissue, wherein the self- assembling peptide comprises:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

別の態様において、本発明は、前記患者の組織に、有効量の自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、組織において細胞外マトリックスタンパク質産生を増加させる方法であり、ここで、該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該第1のドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
In another aspect, the present invention is a method of increasing extracellular matrix protein production in a tissue, comprising administering an effective amount of a self- assembling peptide to said patient tissue, wherein said self- assembling Peptides are:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein said domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible, said first domain Self- assembles into a macroscopic structure when present in an unmodified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

さらなる態様において、細胞外マトリックスはコラーゲンである。   In a further embodiment, the extracellular matrix is collagen.

さらに、本発明は、損傷した組織の再生を必要とする患者に有効量の自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、該患者において損傷した組織を再生するための方法を含み、ここで、該自己組織化ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み;該第1のドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
The present invention further includes a method for regenerating damaged tissue in a patient comprising the step of administering an effective amount of a self- assembling peptide to a patient in need of regeneration of the damaged tissue, wherein Self- assembling peptides are:
a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; the first domain; Self- assembles into a macroscopic structure when present in an unmodified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

ある局面において、第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)を含む。VEVK(配列番号:1)を含む例示的な配列としては、例えばVEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)が挙げられる。さらなる態様において、該患者は、関節炎、神経学的状態、筋肉消耗状態(muscle wasting condition)、神経内分泌障害、筋肉変性、筋腱欠損(musculotendenous failure)、外傷、組織壊死、心臓障害、外科的切除、成長異常、骨粗しょう症、骨折または末梢脈管疾患のための虚血性損傷に苦しんでいる。さらなる局面において、損傷した組織は、骨格組織、骨組織、腱組織、結合組織または歯の組織からなる群より選択される。   In certain aspects, the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1). Exemplary sequences comprising VEVK (SEQ ID NO: 1) include, for example, VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3). In a further embodiment, the patient has arthritis, neurological condition, muscle wasting condition, neuroendocrine disorder, muscle degeneration, muscle tendon defect, trauma, tissue necrosis, heart disorder, surgical resection Suffering from ischemic injury due to growth abnormalities, osteoporosis, fractures or peripheral vascular disease. In a further aspect, the damaged tissue is selected from the group consisting of skeletal tissue, bone tissue, tendon tissue, connective tissue or dental tissue.

さらなる局面において、本発明は:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む
を含む、歯周組織再生のための骨格に関する。
In a further aspect, the present invention provides:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif ;
And a skeleton for periodontal tissue regeneration.

いくつかの局面において、生物学的に活性なモチーフは、ラミニン細胞接着モチーフ、RGDペプチドまたはマトリックスメタロプロテアーゼ切断可能基質である。さらなる局面において、第2のアミノ酸ドメインは、PDGSR(配列番号:4)、YIGSR(配列番号:5)、IKVAV(配列番号:6)、LRE(配列番号:7)、RNIAEIIKDI(配列番号:8)、RYVVLPR(配列番号:9)、LGTIPG(配列番号:10)、PVGLIG(配列番号:19)、GPVGLIG(配列番号:12)、PRGDS(配列番号:13)、YRGDS(配列番号:14)、PRGDSGYRGDS(配列番号:15)およびPVGLIG(配列番号:19)からなる群より選択される配列を含む。さらに別の局面において、第1のアミノ酸ドメインは、複数のRADA(配列番号:17)ペプチドサブユニット、例えばAcN-RADARADARADARADA-CONH2(配列番号:18)を含む。さらなる局面において、第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)ペプチドサブユニット、例えばVEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む。   In some aspects, the biologically active motif is a laminin cell adhesion motif, RGD peptide or matrix metalloprotease cleavable substrate. In a further aspect, the second amino acid domain is PDGSR (SEQ ID NO: 4), YIGSR (SEQ ID NO: 5), IKVAV (SEQ ID NO: 6), LRE (SEQ ID NO: 7), RNIAEIIKDI (SEQ ID NO: 8). , RYVVLPR (SEQ ID NO: 9), LGTIPG (SEQ ID NO: 10), PVGLIG (SEQ ID NO: 19), GPVGLIG (SEQ ID NO: 12), PRGDS (SEQ ID NO: 13), YRGDS (SEQ ID NO: 14), PRGDSGYRGDS A sequence selected from the group consisting of (SEQ ID NO: 15) and PVGLIG (SEQ ID NO: 19). In yet another aspect, the first amino acid domain comprises a plurality of RADA (SEQ ID NO: 17) peptide subunits, such as AcN-RADARADARADARADA-CONH2 (SEQ ID NO: 18). In a further aspect, the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) peptide subunit, eg, VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).

さらなる態様において、本発明は:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む、歯周組織再生のための骨格を、歯周疾患の治療を必要とする患者に投与する工程を含む、歯周疾患を治療する方法に関する。
In a further aspect, the present invention provides:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
A method for treating periodontal disease, comprising administering a skeleton for periodontal tissue regeneration to a patient in need of treatment for periodontal disease.

さらなる局面において、該方法はさらに、固体生体材料を投与する工程を含む。   In a further aspect, the method further comprises administering a solid biomaterial.

本発明はまた、2つの区画を有するシリンジを包含し、第1の区画はペプチド溶液を含み、第2の区画は、ゲル化液(gelation fluid)を含み、該ペプチド溶液は、自己組織化ペプチドを含む水溶液であり、該ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
The present invention also includes a syringe having two compartments, wherein the first compartment comprises a peptide solution, the second compartment comprises a gelation fluid, the peptide solution comprising a self- assembling peptide Wherein the peptide is:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

本発明はまた、配列VEVK(配列番号:1)を含む複数の自己組織化ペプチドを含む、巨視的な骨格を包含する。 The invention also encompasses a macroscopic scaffold comprising a plurality of self- assembling peptides comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1).

本発明はさらに、複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格を包含し、該ペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造に自己組織化する;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含み、該骨格は、その表面に結合するかまたは該骨格内に包まれる生細胞をさらに含む。
The invention further encompasses a macroscopic scaffold comprising a plurality of self- assembling peptides, wherein the peptides are:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain comprises alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids that are complementary and structurally compatible; Self- assemble into a macroscopic structure when present in a modified form; and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
And the scaffold further comprises living cells that bind to the surface of the scaffold or are encapsulated within the scaffold.

ある態様において、本発明は巨視的な骨格であり、ここで、該骨格の表面上の細胞または該骨格内に包まれる細胞は、歯周靭帯線維芽細胞である。さらに別の態様において、本発明は巨視的な骨格であり、ここで、該第1のアミノ酸ドメインは配列VEVK(配列番号:1)を含み、任意に、該細胞は、骨芽細胞、セメント芽細胞、骨髄細胞、線維芽細胞、歯周靭帯線維芽細胞、間葉細胞、間葉幹細胞、脂肪由来細胞、脂肪由来幹細胞、歯周靭帯幹細胞、歯髄幹細胞、脱落乳歯由来の幹細胞および胚性幹細胞からなる群より選択される。さらなる態様において、細胞は、歯周靭帯線維芽細胞である。   In certain embodiments, the invention is a macroscopic skeleton, wherein the cells on the surface of the skeleton or cells encapsulated within the skeleton are periodontal ligament fibroblasts. In yet another embodiment, the invention is a macroscopic skeleton, wherein the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), and optionally the cells are osteoblasts, cement buds. Cells, bone marrow cells, fibroblasts, periodontal ligament fibroblasts, mesenchymal cells, mesenchymal stem cells, adipose-derived cells, adipose-derived stem cells, periodontal ligament stem cells, pulp stem cells, stem cells derived from deciduous deciduous teeth and embryonic stem cells Selected from the group consisting of In a further embodiment, the cell is a periodontal ligament fibroblast.

前述およびその他の本発明の課題、特徴および利点は、添付の図面に図示されるように、以下の本発明の好ましい態様のより具体的な説明から明らかであろう。図面において、同じ参照記号は異なる図を通して同じ部分を言及する。図面は必ずしも同じ縮尺ではなく、代わりに発明の原理の説明に重点が置かれる。
図1は、歯、歯肉、歯周靭帯、セメント質および歯槽骨を示す図である。 図2は、2週間の細胞培養後、異なる混合比を使用したそれぞれの機能化ペプチド骨格上の細胞数を示す棒グラフである(PRG(1:9)は、PRG:RADA16=1:9の混合比を意味する。#は、p<0.01のt検定を示す);PRGおよびRADA16は、実施例セクションにて詳細に説明される)。 図3Aは、2週間の細胞培養後のそれぞれの機能化ペプチド骨格上の細胞の形態を示す写真である。 図3Bは、2週間の細胞培養後のそれぞれの機能化ペプチド骨格上の細胞の形態を示す写真である。 図4は、2週間の細胞培養後の細胞のペプチド骨格内への移動を示す共焦点顕微鏡画像である。 図5は、細胞培養6週間後のペプチド骨格上のI型(緑)コラーゲン産生およびIII型(赤)コラーゲン産生の蛍光免疫染色画像である。 図6は、ペプチド骨格PDSにおける歯周靭帯線維芽細胞と歯肉線維芽細胞の間の比較試験を示す(PDSは、実施例セクションにて詳細に説明される)。 図7は、ペプチド骨格vPDS_9、vYIG_9およびvIKV_9(実施例セクションにて詳細に説明される)における歯周靭帯線維芽細胞と歯肉線維芽細胞の間の比較試験を示す。 図8は、機能化ペプチドvPVGが細胞移動を促進することを示す共焦点顕微鏡画像である。 図9は、細胞培養3週間後のそれぞれの示される機能化ペプチド骨格上の細胞数を示す棒グラフである。(A;VEVK9、B;vPRG_9、C;vPVG_vPRG_9、D;vYIG_9、E;vPVG_YIG_9、F;vIKV_9、G;vPVG_vIKV_9、H;VEVK12、I;vPRG_12、J;vPVG_vPRG_12、K;vYIG_12、L;vPVG_vYIG_9、M;vIKV_12、N;vPVG_vIKV_12)。 図10Aおよび10Bは、機能化ペプチド骨格vPVG_vPRG_9における細胞増殖を示す線グラフである。1日、7日、11日および21日の培養後に(A)細胞数および(B)侵入深さを測定した。 図11Aは、示される機能化ペプチドの分子モデルを示す。図11BおよびCは、VEVK12(b)およびvPVG_vPRG_9(c)のAFM画像を示す。
The foregoing and other objects, features and advantages of the present invention will become apparent from the following more specific description of preferred embodiments of the invention, as illustrated in the accompanying drawings. In the drawings, like reference numerals refer to like parts throughout the different views. The drawings are not necessarily to scale, emphasis instead being placed upon illustrating the principles of the invention.
FIG. 1 is a diagram showing teeth, gingiva, periodontal ligament, cementum and alveolar bone. Figure 2 is a bar graph showing the number of cells on each functionalized peptide scaffold using different mixing ratios after 2 weeks of cell culture (PRG (1: 9) is a mixture of PRG: RADA16 = 1: 9) (# Indicates t-test with p <0.01); PRG and RADA16 are described in detail in the Examples section). FIG. 3A is a photograph showing the morphology of cells on each functional peptide backbone after 2 weeks of cell culture. FIG. 3B is a photograph showing the morphology of cells on each functional peptide backbone after 2 weeks of cell culture. FIG. 4 is a confocal microscope image showing the migration of cells into the peptide backbone after 2 weeks of cell culture. FIG. 5 is a fluorescent immunostaining image of type I (green) collagen production and type III (red) collagen production on the peptide backbone after 6 weeks of cell culture. FIG. 6 shows a comparative study between periodontal ligament fibroblasts and gingival fibroblasts in a peptide backbone PDS (PDS is described in detail in the Examples section). FIG. 7 shows a comparative study between periodontal ligament fibroblasts and gingival fibroblasts in the peptide backbones vPDS_9, vYIG_9 and vIKV_9 (described in detail in the Examples section). FIG. 8 is a confocal microscope image showing that the functionalized peptide vPVG promotes cell migration. FIG. 9 is a bar graph showing the number of cells on each functionalized peptide backbone shown after 3 weeks of cell culture. (A; VEVK9, B; vPRG_9, C; vPVG_vPRG_9, D; vYIG_9, E; vPVG_YIG_9, F; vIKV_9, G; vPVG_vIKV_9, H; VEVK12, I; vPRG_12, J; vPVG_vPRG_12_L; VIKV_12, N; vPVG_vIKV_12). 10A and 10B are line graphs showing cell proliferation in the functionalized peptide backbone vPVG_vPRG_9. After 1 day, 7 days, 11 days and 21 days of culture, (A) cell number and (B) penetration depth were measured. FIG. 11A shows a molecular model of the functionalized peptide shown. FIGS. 11B and C show AFM images of VEVK12 (b) and vPVG_vPRG_9 (c).

発明の詳細な説明
本発明の好ましい態様の説明は以下の通りである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A description of preferred embodiments of the invention follows.

単語「a」または「an」は、そうでないと特定されない限りは、1つ以上を包含することを意味する。例えば、用語「a peptide」は、そうでないと示されない限りは、1つ以上のペプチドを包含する。   The word “a” or “an” is meant to include one or more unless specified otherwise. For example, the term “a peptide” encompasses one or more peptides, unless otherwise indicated.

用語「自己組織化」は、水性媒体に添加される場合などの環境中の条件に応答した、分子またはペプチドが規則的な形状の構造または凝集物を形成するプロセスである。 The term “self- assembly ” is the process by which molecules or peptides form regularly shaped structures or aggregates in response to environmental conditions such as when added to an aqueous medium.

用語「自己組織化ペプチド」は、自己組織化モチーフを含むペプチドのことをいう。自己組織化ペプチドは、巨視的な膜、ナノ構造等を含むが限定されない構造に自己組織化し得るペプチドである。種々の自己組織化ペプチドおよびその調製方法は、これまでに、例えば米国特許第5,670,483号;第5,955,343号;第6,368,877号;第7,098,028号および第7,449,180号ならびに米国特許出願公開第2002/0160471号、第2005/0181973号および第2007/0203062号に記載されており、それぞれの内容は参照により本明細書中に援用される。 The term “self- assembling peptide” refers to a peptide comprising a self- assembling motif. Self- assembling peptides are peptides that can self- assemble into structures including but not limited to macroscopic membranes, nanostructures, and the like. Various self- assembling peptides and methods for their preparation have so far been described, for example, in U.S. Pat. Nos. 5,670,483; 5,955,343; 6,368,877; 2005/0181973 and 2007/0203062, the contents of each are incorporated herein by reference.

用語「自己組織化モチーフ」は、自己組織化し得るペプチド配列またはモチーフのことをいう。 The term “self- assembled motif” refers to a peptide sequence or motif that can self- assemble .

用語「イオン性自己組織化ペプチド」は、疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸が交互にある配列を含む自己組織化ペプチドのことをいい、前記親水性アミノ酸は荷電アミノ酸である。いくつかの態様において、イオン性自己組織化ペプチドは、疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸が交互にある配列を含み、前記親水性アミノ酸は、酸性または塩基性のアミノ酸である。イオン性自己組織化ペプチドは、例えば米国特許第5,670,483号に記載される。 The term “ionic self- assembled peptide” refers to a self- assembled peptide comprising a sequence of alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids, wherein the hydrophilic amino acid is a charged amino acid. In some embodiments, the ionic self- assembling peptide comprises a sequence of alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids, wherein the hydrophilic amino acids are acidic or basic amino acids. Ionic self- assembling peptides are described, for example, in US Pat. No. 5,670,483.

本明細書で使用する場合、用語「アミノ酸」は、天然に存在するアミノ酸または天然には存在しないアミノ酸を包含する。天然には存在しないアミノ酸はまた、本明細書では「非天然アミノ酸」と称される。天然に存在するアミノ酸は、本明細書では「天然アミノ酸」とも称される。天然アミノ酸は、それらの周知の一文字表記:アラニンについてA、システインについてC、アスパラギン酸についてD、グルタミン酸についてE、フェニルアラニンについてF、グリシンについてG、ヒスチジンについてH、イソロイシンについてI、リジンについてK、ロイシンについてL、メチオニンについてM、アスパラギンについてN、プロリンについてP、グルタミンについてQ、アルギニンについてR、セリンについてS、トレオニンについてT、バリンについてV、トリプトファンについてWおよびチロシンについてYにより表される。   As used herein, the term “amino acid” includes naturally occurring amino acids or non-naturally occurring amino acids. Non-naturally occurring amino acids are also referred to herein as “unnatural amino acids”. Naturally occurring amino acids are also referred to herein as “natural amino acids”. Natural amino acids are their well-known single letter: A for alanine, C for cysteine, D for aspartic acid, E for glutamic acid, F for phenylalanine, G for glycine, H for histidine, I for isoleucine, K for lysine, and leucine L, M for methionine, N for asparagine, P for proline, Q for glutamine, R for arginine, S for serine, T for threonine, V for valine, W for tryptophan and Y for tyrosine.

用語「生理学的pH」は、約7のpHである。   The term “physiological pH” is a pH of about 7.

用語「巨視的」は、10倍以下の拡大下で可視的であるほどに充分に大きい寸法を有することを意味する。巨視的構造体は、二次元または三次元であり得る。用語「巨視的構造(macroscopic structure)」および「巨視的な物質(macroscopic material)」は、本明細書において互換的に使用される。   The term “macroscopic” means having a dimension that is sufficiently large to be visible under magnification of 10 times or less. The macroscopic structure can be two-dimensional or three-dimensional. The terms “macroscopic structure” and “macroscopic material” are used interchangeably herein.

「生物学的に活性なペプチドモチーフ」または「生物学的に活性なモチーフ」または「生物学的に活性なドメイン」は、生物学的に活性なモチーフを含むペプチドに細胞を接触させた場合に、適切な細胞型において表現型的な応答または変化を誘導するペプチドモチーフである。生物学的に活性なモチーフは、例えばその内容が本明細書中で参照により明示的に援用される米国特許第7,713,923号に記載される。いくつかの局面において、生物学的に活性なモチーフは、天然に存在するタンパク質中に見られるモチーフである。生物学的に活性なペプチドモチーフは、単離された形態で存在し得るか、またはより大きなポリペプチドもしくは他の分子の一部として存在し得る。ペプチドが応答を誘起する能力は、例えば、該ペプチドの非存在下での応答を比較することにより(例えば、通常より大きなポリペプチド中に正常に存在する場合にペプチドを変異させるか除去することにより)決定され得る。本発明のいくつかの態様において、表現型的な応答または変化としては、限定されないが、細胞の拡散、結合、接着、増殖、細胞外マトリックス(ECM)分子の分泌、または特定の分化した細胞型の表現型特徴の発現の促進が挙げられる。   A “biologically active peptide motif” or “biologically active motif” or “biologically active domain” is defined when a cell is contacted with a peptide containing a biologically active motif. A peptide motif that induces a phenotypic response or change in an appropriate cell type. Biologically active motifs are described, for example, in US Pat. No. 7,713,923, the contents of which are expressly incorporated herein by reference. In some aspects, the biologically active motif is a motif found in naturally occurring proteins. Biologically active peptide motifs can exist in isolated form or can exist as part of a larger polypeptide or other molecule. The ability of a peptide to elicit a response can be determined, for example, by comparing the response in the absence of the peptide (e.g., by mutating or removing the peptide when normally present in a larger polypeptide than normal). ) Can be determined. In some embodiments of the invention, phenotypic responses or changes include but are not limited to cell spreading, binding, adhesion, proliferation, secretion of extracellular matrix (ECM) molecules, or certain differentiated cell types. Promotion of the expression of phenotypic characteristics of

本明細書で使用する場合、「単離された」は、1)天然において、通常それに結合しているまたは天然にそれに付随する、成分の少なくともいくつかから分離されたこと;2)人の手を含む方法により調製または精製されたこと;および/または3)天然には存在しないことを意味する。   As used herein, “isolated” is 1) separated from at least some of the components that are naturally associated with or normally associated with it; 2) human hands Means prepared or purified by a method comprising: and / or 3) non-naturally occurring.

本発明によると、「ペプチド」、「ポリペプチド」または「タンパク質」は、ペプチド結合により互いに連結した少なくとも2つのアミノ酸の配列を含む。本明細書に記載されるアミノ酸配列および式は、配列が左から右に読まれるように慣例に従って記載され、ここで左はN末端に対応し、右はC末端に対応する。   According to the present invention, a “peptide”, “polypeptide” or “protein” comprises a sequence of at least two amino acids linked together by peptide bonds. The amino acid sequences and formulas described herein are written according to convention such that the sequence is read from left to right, where the left corresponds to the N-terminus and the right corresponds to the C-terminus.

自己組織化しないアミノ酸ドメインは、以下に記載されるような非改変自己組織化ペプチドの自己組織化をもたらす条件(例えば、イオン濃度、ペプチド濃度、pH、温度)下で、単離されたペプチドとして存在する場合(すなわち、自己組織化ペプチドに結合または連結していない場合)に、自己組織化しないアミノ酸ドメインである。「自己組織化しない」は、アミノ酸ドメインまたはペプチドが、ナノフィラメントまたはナノ繊維を形成しないこと、巨視的構造体を形成しないこと、または典型的に、βシート、ナノ繊維もしくは巨視的構造体のいずれかを形成しないことを意味する。 Amino acid domain that does not self-assembly condition results in self-organization of the unmodified self-assembling peptide as described below (e.g., ion concentration, peptide concentration, pH, temperature) below, as an isolated peptide An amino acid domain that does not self- assemble when present (ie, not bound or linked to a self- assembling peptide). “Do not self- assemble ” means that the amino acid domains or peptides do not form nanofilaments or nanofibers, do not form macroscopic structures, or typically either β-sheets, nanofibers or macroscopic structures. It means not forming.

「治療する」または「治療」は、疾患の症状、合併症もしくは生化学的徴候の開始を予防または遅らせるための本発明の局面の組成物、化合物もしくは薬剤の投与、該症状を緩和もしくは改善すること、および/または該疾患、状態もしくは障害のさらなる発症を阻止または阻害することを含む。   “Treat” or “treatment” means administration of a composition, compound or agent of an aspect of the invention to prevent or delay the onset of disease symptoms, complications or biochemical signs, alleviate or ameliorate the symptoms And / or preventing or inhibiting further development of the disease, condition or disorder.

「治療有効量」は、単独で、または1つ以上の他の活性剤と組み合わせて、治療対象の疾患または状態の1つ以上の症状を制御、低減、阻害、改善、予防、またはそうでなければ作用し得る量である。   A “therapeutically effective amount”, alone or in combination with one or more other active agents, must control, reduce, inhibit, ameliorate, prevent, or otherwise treat one or more symptoms of the disease or condition being treated. This is the amount that can work.

「有効量」は、単独で、または1つ以上の他の活性剤と組み合わせて、示される目標を達成するのに充分な量である。例えば、組織再生の文脈において、薬剤の「有効量」は、該薬剤の量が組織再生をもたらすのに充分であることを意味する。   An “effective amount”, alone or in combination with one or more other active agents, is an amount sufficient to achieve the indicated goal. For example, in the context of tissue regeneration, an “effective amount” of a drug means that the amount of the drug is sufficient to effect tissue regeneration.

自己組織化ペプチド
上述のように、本発明は、非改変形態で存在する場合に自己組織化し得る第1のアミノ酸ドメインおよび単離されたまたは非改変形態で自己組織化しない第2のアミノ酸ドメインを含む自己組織化ペプチドを含む方法および組成物に関する。自己組織化ペプチドは、限定されないが、巨視的な膜、ナノ構造等を含む構造に自己組織化し得るペプチドである。かかる自己組織化ペプチドおよび本明細書に記載されるペプチドの第1のアミノ酸ドメインにおいて使用され得る例示的なペプチドは、例えば、米国特許第5,670,483号、第5,955,343号、第6,368,877号、第7,098,028号および第7,449,180号ならびに米国特許出願公開公報第2005/0181973号、第2007/0203062号および第2009/0162437 A1号に記載され、それぞれの内容は本明細書において参照により明示的に援用される。
Self- Assembled Peptides As noted above, the present invention provides a first amino acid domain that can self- assemble when present in an unmodified form and a second amino acid domain that does not self- assemble in an isolated or unmodified form. Relates to methods and compositions comprising self- assembling peptides comprising Self- assembling peptides are peptides that can self- assemble into structures including, but not limited to, macroscopic membranes, nanostructures, and the like. Exemplary peptides that can be used in the first amino acid domain of such self- assembling peptides and peptides described herein are, for example, U.S. Patent Nos. 5,670,483, 5,955,343, 6,368,877, 7,098,028 and No. 7,449,180 and US Patent Application Publication Nos. 2005/0181973, 2007/0203062, and 2009/0162437 A1, the contents of each of which are expressly incorporated herein by reference.

多数の自己組織化自己相補性ペプチドは、アミノ酸配列を変化させ、かつ周期的なパターンに従うことにより設計される。ある態様において、自己組織化ペプチドは、溶液(例えば水溶液)中で、規則的な二次構造、例えばβシート構造を採る。このことは、ペプチドが、1つは親水性でありもう一方は親水性である2つの異なる表面を含み、親水性表面上で規則的な繰り返しと相補的なイオン結合を形成するという事実に起因し得る。該ペプチドの側鎖は、荷電したイオン性側鎖で構成される極性面および疎水性基で構成される非極性面の2つの面に区分される。イオン性側鎖は、正に荷電アミノ酸残基および負に荷電アミノ酸残基が相補的なイオン対を形成し得るという点で互いに自己相補的である。相補的なイオン側鎖は、いくつかのモジュラス(moduli)、すなわちモジュラス(modulus)I、II、III、IV等および混合されたモジュラスに分類される。モジュラスIペプチドは、イオン性残基が1つの正に荷電した残基と1つの負に荷電した残基が交互になっているペプチドである(-+-+-+-+)。モジュラスIIペプチドは、イオン性残基が、2つの正に荷電した残基と2つの負に荷電した残基が交互になっているペプチドである(--++--++)。モジュラスIVペプチドは、イオン性残基が、4つの正に荷電した残基と2つの負に荷電した残基が交互になっているペプチドである(----++ ++)。 Many self- assembled self-complementary peptides are designed by changing the amino acid sequence and following a periodic pattern. In some embodiments, the self- assembling peptide adopts a regular secondary structure, such as a β sheet structure, in solution (eg, an aqueous solution). This is due to the fact that the peptide contains two different surfaces, one hydrophilic and the other hydrophilic, and forms complementary ionic bonds with regular repeats on the hydrophilic surface. Can do. The side chain of the peptide is divided into two faces, a polar face composed of charged ionic side chains and a nonpolar face composed of hydrophobic groups. The ionic side chains are self-complementary to each other in that positively charged amino acid residues and negatively charged amino acid residues can form complementary ion pairs. Complementary ionic side chains are classified into several moduli: moduli I, II, III, IV, etc. and mixed moduli. The Modulus I peptide is a peptide in which one ionic residue is alternated with one positively charged residue and one negatively charged residue (− + − + − + − +). Modulus II peptides are peptides in which ionic residues alternate between two positively charged residues and two negatively charged residues (-++-++). The Modulus IV peptide is a peptide in which ionic residues alternate between four positively charged residues and two negatively charged residues (---- ++++).

単離された形態で自己組織化するペプチドは、それらを、(単離された形態で自己組織化する第1のアミノ酸ドメインに加えて、さらに単離された形態で存在する場合に自己組織化しない1つ以上のさらなるアミノ酸ドメインを含む)「改変された」自己組織化ペプチドまたは「機能化」自己組織化ペプチドと区別するために、本明細書において非改変自己組織化ペプチドと称され得る。改変された自己組織化ペプチドおよびそれから形成されたヒドロゲルはまた、本明細書において「機能化された」と記載される。 Peptides that self- assemble in isolated form are self- assembled when present in an isolated form (in addition to the first amino acid domain that self- assembles in isolated form ). in order to distinguish non least one comprising an additional amino acid domain) "modified" self-assembling peptide or "functionalized" self-assembling peptides may be referred to herein as unmodified self-assembling peptide. Modified self- assembled peptides and hydrogels formed therefrom are also described herein as “functionalized”.

一態様において、自己組織化し得る第1のアミノ酸ドメインは、疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に有する。いくつかの局面において、自己組織化し得る第1のアミノ酸ドメインは、少なくとも8アミノ酸長である。該ペプチドの最適な長さは、アミノ酸組成に応じて変化する。 In one embodiment, the first amino acid domain that can self- assemble has alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids. In some aspects, the first amino acid domain that can self- assemble is at least 8 amino acids in length. The optimal length of the peptide varies depending on the amino acid composition.

それらの親水性側鎖の間でイオン化対(ionized pair)を形成し得るペプチドは、「相補的(complementary)」ペプチドと称される。対形成の際に一定の距離を保ち得るペプチドは、「構造的に適合性(structurally compatible)」であると称される。上述の基準を満たすペプチドは、均質なペプチド溶液中で巨視的な膜に自己組織化すると予想され、本明細書において「自己相補的ペプチド」または「疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に有するペプチド」と称される。かかる巨視的な膜はまた、ペプチドが互いに相補的であり、かつ構造的に適合性である場合に、ペプチドの異成分からなる混合物でも形成され得る(該ペプチドのそれぞれは単独では膜を形成しない)。ペプチドの異成分からなる混合物の例は、(Lys-Ala-Lys-Ala)4および(Glu-Ala-Glu-Ala)4の混合物、または(Lys-Ala-Lys-Ala)4および(Ala-Asp-Ala-Asp)4の混合物である。水中では巨視的な膜は形成されないが、塩を含む溶液中では形成される。一価の金属カチオンが存在することで、膜形成が誘導されるが、二価のカチオンは、主に非構造化凝集物を誘導する。これらの巨視的な膜は、水、リン酸緩衝化食塩水(PBS)、血清およびエタノールを含むが限定されない種々の水溶液中で安定である。 Peptides that can form ionized pairs between their hydrophilic side chains are referred to as “complementary” peptides. Peptides that can maintain a certain distance during pairing are said to be “structurally compatible”. Peptides that meet the above criteria are expected to self- assemble into a macroscopic membrane in a homogeneous peptide solution, and as used herein “self-complementary peptides” or “peptides having alternating hydrophobic and hydrophilic amino acids” ". Such macroscopic membranes can also be formed in a mixture of different components of the peptide when the peptides are complementary to each other and structurally compatible (each of the peptides alone does not form a membrane). ). Examples of mixtures of different peptides are (Lys-Ala-Lys-Ala) 4 and (Glu-Ala-Glu-Ala) 4 or (Lys-Ala-Lys-Ala) 4 and (Ala- Asp-Ala-Asp) 4 mixture. Although a macroscopic film is not formed in water, it is formed in a solution containing a salt. The presence of monovalent metal cations induces film formation, whereas divalent cations mainly induce unstructured aggregates. These macroscopic membranes are stable in a variety of aqueous solutions including but not limited to water, phosphate buffered saline (PBS), serum and ethanol.

本発明のある態様において、アシル基(RCO--、式中Rは、有機基である)、例えばアセチル基(CH3CO- -)などの基またはラジカルは、そうでなければ存在し得る余分の正電荷(例えば、N末端アミノ酸の側鎖から生じない電荷)を中和するためにペプチドのN末端に存在することに留意のこと。同様に、アミン基(NH2)などの基は、余分の負電荷(例えばC末端アミノ酸の側鎖から生じない電荷)を中和するために使用され得、それに従って、C末端がアミド(--CONH2)に変換される。何ら理論に拘束されることを望まないが、N末端およびC末端の分子上の電荷の中和は、自己組織化を容易にし得る。他の適切な基を選択することは、充分に当業者の視野内にある。 In certain embodiments of the present invention, groups or radicals such as acyl groups (RCO--, where R is an organic group), e.g. acetyl groups (CH3CO--), may be present in an extra positive group. Note that it is present at the N-terminus of the peptide to neutralize charge (eg, charge that does not arise from the side chain of the N-terminal amino acid). Similarly, groups such as amine groups (NH2) can be used to neutralize extra negative charges (e.g., charges that do not arise from the side chain of the C-terminal amino acid) and accordingly the C-terminus is amide (- CONH2). Without wishing to be bound by any theory, neutralization of charge on the N-terminal and C-terminal molecules may facilitate self- assembly . The selection of other suitable groups is well within the scope of those skilled in the art.

自己相補的ペプチドは、巨視的な多孔質マトリックスを形成するのに充分なイオン濃度(例えば一価のカチオンを含む)に曝された場合、種々の巨視的構造体に自己組織化する。これらのマトリックスは、限定されないが、リボン、テープ様構造、二次元および三次元骨格等を含む種々の物理的形態を採り得る。一態様において、該マトリックスは、フィラメントの直径が約10〜約20nmであり約50〜約100nmの直径の孔径を有する織り合わされたフィラメントで構成される。巨視的構造体の調製のための詳細な方法は、米国特許第5,670,483号、第5,955,343号および第6,368,877号に記載され、それぞれの内容は参照により本明細書中に明示的に援用される。自己相補的ペプチドの自己組織化は、一価のカチオンを実質的に含まないかまたはわずかに低い濃度のかかるイオンを含む溶液(例えば約10nM未満)に該ペプチド溶解し、次いでペプチド溶液にイオン溶質を添加するか、または溶液のpHを変化することにより開始され得る。自己相補的ペプチドの巨視的構造体への組織化は、自己組織化を開始させるのに充分な濃度の一価のイオンを含む溶液にペプチドを添加することによっても開始され得る。 Self-complementary peptides self- assemble into various macroscopic structures when exposed to ionic concentrations sufficient to form a macroscopic porous matrix (eg, containing monovalent cations). These matrices can take a variety of physical forms including, but not limited to, ribbons, tape-like structures, two-dimensional and three-dimensional frameworks, and the like. In one embodiment, the matrix is comprised of interwoven filaments having a pore diameter of about 10 to about 20 nm and a diameter of about 50 to about 100 nm. Detailed methods for the preparation of macroscopic structures are described in US Pat. Nos. 5,670,483, 5,955,343 and 6,368,877, the contents of each of which are expressly incorporated herein by reference. Self- assembly of self-complementary peptides involves dissolving the peptide in a solution that is substantially free of monovalent cations or containing such ions at a slightly lower concentration (e.g., less than about 10 nM), and then the ionic solute Or can be initiated by changing the pH of the solution. Organization of self-complementary peptides into macroscopic structures can also be initiated by adding the peptides to a solution containing a concentration of monovalent ions sufficient to initiate self- assembly .

一態様において、均質な混合物中で巨視的構造体を形成することが予想される自己組織化ペプチドは、以下の式:

(式中:
Φ、ΨおよびΓは、それぞれ組成および構造を決定する中性アミノ酸、正荷電アミノ酸および負荷電アミノ酸を示し、
i、j、kおよびtは整数であり、変数を示し;
nは、オリゴペプチドの長さも決定する繰り返し単位の数を表す)
の1つで表される。
In one embodiment, a self- assembling peptide that is expected to form a macroscopic structure in a homogeneous mixture has the following formula:

(Where:
Φ, Ψ and Γ represent neutral amino acids, positively charged amino acids and negatively charged amino acids that determine the composition and structure, respectively.
i, j, k and t are integers, indicating variables;
n represents the number of repeating units that also determine the length of the oligopeptide)
It is represented by one of

上述のように、いくつかの態様において、自己組織化ペプチドは、ナノ繊維のネットワークを形成するように自己組織化し、1〜10mg/mlの範囲で水に溶解した場合に99%より高い水含有量のヒドロゲルを生じる。ナノ繊維ネットワークは、ヒドロゲル形成をもたらし、好ましくは肉眼で観察し得かつ三次元であり得るサイズの巨視的構造体を生成し得る。巨視的構造体を形成するペプチドは、8〜200アミノ酸、8〜64アミノ酸、8〜36アミノ酸または8〜16アミノ酸(両端を含む)を含み得る。自己組織化の前のペプチドの濃度は、例えば、約0.01%(0.1mg/ml)〜約99.99%(999.9mg/ml)(両端を含む)の範囲であり得る。また、自己組織化の前のペプチドの濃度は、特に細胞培養および/または治療適用のために、約0.1%(1mg/ml)〜約10%(100mg/ml)(両端を含む)であり得る。本発明のある態様において、自己組織化の前のペプチドの濃度は、約0.1%(1mg/ml)〜約5%(50mg/ml)(両端を含む)、または約0.5%(5mg/ml)〜約5%(50mg/ml)(両端を含む)である。ある態様において、自己組織化の前のペプチドの濃度は、約5mg/ml、約10mg/ml、約15mg/mlまたは約20mg/mlである。 As described above, in some embodiments, self-assembling peptides self-assemble to form a network of nanofibers, higher than 99% when dissolved in water in the range of 1-10 mg / ml water This produces a hydrogel content. The nanofiber network results in hydrogel formation and can produce macroscopic structures of a size that can be preferably observed with the naked eye and can be three-dimensional. The peptide that forms the macroscopic structure may comprise 8-200 amino acids, 8-64 amino acids, 8-36 amino acids or 8-16 amino acids (inclusive). The concentration of the peptide prior to self- assembly can range, for example, from about 0.01% (0.1 mg / ml) to about 99.99% (999.9 mg / ml) (inclusive). Also, the concentration of the peptide prior to self- assembly can be about 0.1% (1 mg / ml) to about 10% (100 mg / ml) (inclusive), especially for cell culture and / or therapeutic applications. . In certain embodiments of the invention, the concentration of peptide prior to self- assembly is from about 0.1% (1 mg / ml) to about 5% (50 mg / ml) (inclusive), or about 0.5% (5 mg / ml). ~ About 5% (50 mg / ml) (inclusive). In certain embodiments, the concentration of the peptide prior to self- assembly is about 5 mg / ml, about 10 mg / ml, about 15 mg / ml or about 20 mg / ml.

所望の場合、所定の形状または体積を有するペプチド骨格が形成され得る。所望の幾何構造または寸法を有する骨格を形成するために、水性ペプチド溶液は、予め形作られた鋳型中に入れられ得、ペプチドは、本明細書において記載されるようにイオンを添加することで骨格への自己組織化が誘導される。代替的に、実質的な組織化が起こる前に注意して溶液を鋳型に入れるとの条件で、溶液を鋳型に入れる少し前に、ペプチド溶液にイオンが添加され得る。得られた物質の特徴、組織化に要する時間、ならびに巨視的なペプチド骨格の幾何構および寸法は、適用されるペプチド溶液の濃度および量、骨格の組織化を誘導するために使用されるイオンの濃度、pH、特定の自己組織化ペプチドの配列および鋳造装置の寸法などのパラメーターにより支配される。ペプチド構造または骨格が体内に埋め込まれる場合、形状は、意図される埋め込み部位に基づいて選択され得る。骨格は、本発明の種々の態様に従って、例えば従来の組織培養の底部を被覆するまたは溶液中に浮かぶ薄層として存在し得る。該層は、例えば数ミクロンの厚さ、例えば10ミクロン、10〜50ミクロン、50〜100ミクロン、100〜200ミクロンなどであり得る。該層は、例えば複数のβシート層を含み得る。剛性または弾性の程度が異なる自己組織化したナノスケールの骨格は、形成され得る。典型的に、ペプチド骨格は、例えば標準的なコーンプレート型レオメーター中で測定した場合、1〜10kPaの範囲の低い弾性率を有する。 If desired, a peptide backbone having a predetermined shape or volume can be formed. To form a scaffold with the desired geometry or dimensions, the aqueous peptide solution can be placed in a pre-shaped template, and the peptide can be added to the scaffold by adding ions as described herein. Self- organization is induced. Alternatively, ions can be added to the peptide solution shortly before placing the solution in the template, provided that the solution is carefully placed in the template before substantial organization occurs. Features of the obtained material, geometric structure and size of the time, as well as macroscopic peptide scaffold required for organizing the concentration and amount of the applied peptide solution, which is used to induce the organization of skeletal ions It is governed by parameters such as concentration, pH, specific self- assembling peptide sequence and casting equipment dimensions. If the peptide structure or backbone is implanted in the body, the shape can be selected based on the intended implantation site. The scaffold can be present according to various aspects of the invention, for example as a thin layer that covers the bottom of a conventional tissue culture or floats in solution. The layer can be, for example, several microns thick, such as 10 microns, 10-50 microns, 50-100 microns, 100-200 microns, and the like. The layer can include, for example, a plurality of β sheet layers. Self- assembled nanoscale scaffolds with different degrees of stiffness or elasticity can be formed. Typically, the peptide backbone has a low modulus in the range of 1-10 kPa, for example as measured in a standard cone-plate rheometer.

本明細書に記載の組成物および方法に使用され得る自己相補的なペプチドの非限定的な特定の例は、以下の表1に列挙される:

Non-limiting specific examples of self-complementary peptides that can be used in the compositions and methods described herein are listed in Table 1 below:

VEVK9およびVEVK12は、以下により詳細に記載される。自己相補的なペプチドの他の例は、例えば米国特許第5,670,483号、第5,955,343号、第6,368,877号および米国特許出願公開第20090162437A1号に記載され、それぞれの内容が本明細書中に明示的に援用される。   VEVK9 and VEVK12 are described in more detail below. Other examples of self-complementary peptides are described, for example, in U.S. Patent Nos. 5,670,483, 5,955,343, 6,368,877, and U.S. Patent Application Publication No. 20090162437A1, the contents of each of which are expressly incorporated herein. Is done.

さらに、自己組織化ペプチドのアミノ酸は、天然アミノ酸である。別の態様において、自己組織化モチーフのアミノ酸は、非天然アミノ酸を含む。さらに別の局面において、該ペプチドは、L-アミノ酸、D-アミノ酸、天然アミノ酸、非天然アミノ酸またはそれらの組合せを含み得る。D-アミノ酸を含む多数の部類の非天然アミノ酸は記載されている(Luo et al. (2008), PLoS ONE 3(5): e2364. doi: 10.1371/journal.pone.0002364、その内容は、参照により本明細書中に援用される)。例示的な非天然アミノ酸は、ヒドロキシプロリンである。骨格中にL-アミノ酸が存在する場合、分解により、例えば培養物中の細胞または宿主組織中の細胞が再利用し得るアミノ酸が生成される。該ペプチドは、化学的に合成され得るか、または天然もしくは組換え供給源から精製され得、該ペプチドのアミノ末端およびカルボキシ末端は、保護されてもよく保護されなくてもよい。該ペプチド骨格は、互いに相補的かつ構造的に適合性であるペプチドの1つ以上の異なる分子種から形成され得る。隣接するペプチド由来の2つの同様に荷電した残基の反発性ペアなどのミスマッチペアを含むペプチドはまた、ペプチド間の相互作用を安定化することにより分裂力が抑えられる場合に構造を形成し得る。 Furthermore, the amino acids of self- assembling peptides are natural amino acids. In another embodiment, the amino acids of the self- assembled motif include unnatural amino acids. In yet another aspect, the peptide can comprise L-amino acids, D-amino acids, natural amino acids, unnatural amino acids, or combinations thereof. Numerous classes of unnatural amino acids including D-amino acids have been described (Luo et al. (2008), PLoS ONE 3 (5): e2364. Doi: 10.1371 / journal.pone.0002364, the contents of which are referenced) Incorporated herein by reference). An exemplary unnatural amino acid is hydroxyproline. When L-amino acids are present in the scaffold, degradation produces amino acids that can be reused by, for example, cells in culture or cells in host tissue. The peptide can be synthesized chemically or purified from natural or recombinant sources, and the amino and carboxy termini of the peptide can be protected or unprotected. The peptide backbone can be formed from one or more different molecular species of peptides that are complementary and structurally compatible with each other. Peptides containing mismatched pairs, such as a repulsive pair of two similarly charged residues from adjacent peptides, can also form a structure when disruption is suppressed by stabilizing the interaction between the peptides .

アミノ酸配列VEVK(配列番号:1)を含むペプチド
上述のように、いくつかの自己組織化ペプチドは文献に記載されている。これらの自己組織化ペプチドは、ナノ繊維および巨視的な骨格などの構造への自発的な組織化を経験する。例示的なペプチドは、相補的かつ構造適合性であり、交互にある親水性アミノ酸と疎水性アミノ酸の繰り返し単位で構成され、荷電した残基は、交互にある正電荷および負電荷を含み得る。例示的な自己組織化ペプチドは、RADA-16-I(Ac-RADARADARADARADA-CONH2(配列番号:18)である。RADA-16-Iを含む機能化骨格は、骨、軟骨および神経の再生において有用性を有することが記載される[6b〜10b]。機能化RADA-16-1は、比較的長いペプチド配列を生じ得る。いくつかの状況下で、より短いペプチド骨格を製造することが望ましくあり得る。
Peptides containing the amino acid sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) As mentioned above, several self- assembling peptides have been described in the literature. These self- assembling peptides experience spontaneous organization into structures such as nanofibers and macroscopic scaffolds. Exemplary peptides are complementary and structurally compatible and are composed of alternating hydrophilic and hydrophobic amino acid repeat units, and charged residues may contain alternating positive and negative charges. An exemplary self- assembling peptide is RADA-16-I (Ac-RADARADARADARADAARA-CONH2 (SEQ ID NO: 18). Functionalized scaffolds containing RADA-16-I are useful in bone, cartilage and nerve regeneration [6b-10b] Functionalized RADA-16-1 can yield relatively long peptide sequences, and under some circumstances it may be desirable to produce a shorter peptide backbone obtain.

自己組織化ペプチド骨格の形成およびその特性は、疎水性のレベルを含む多くの要因に影響を受ける。そのため、イオン性相補的相互作用に加えて、疎水性残基の程度は、骨格の機械的特性および自己組織化の速度に影響を及ぼし得る。ペプチドのより高い疎水性は、自己組織化に必要なペプチドの長さがより短いことおよび骨格の特性がより簡単であることに相当する。疎水性である天然のアミノ酸としては、アラニン、バリン、イソロイシン、ロイシン、チロシン、フェニルアラニンおよびトリプトファンが挙げられる。 The formation of self- assembled peptide backbones and their properties are affected by many factors, including the level of hydrophobicity. Thus, in addition to ionic complementary interactions, the degree of hydrophobic residues can affect the mechanical properties of the scaffold and the rate of self- assembly . The higher hydrophobicity of the peptide corresponds to the shorter peptide length required for self- assembly and the simpler backbone properties. Natural amino acids that are hydrophobic include alanine, valine, isoleucine, leucine, tyrosine, phenylalanine and tryptophan.

いくつかの態様において、本発明は、アミノ酸配列VEVK(配列番号:1)を含む自己組織化ペプチドに関する。ある態様において、配列VEVK(配列番号:1)を含む自己組織化ペプチドは、7〜16アミノ酸長、8〜14アミノ酸長または9〜12アミノ酸長である。VEVK (配列番号:1)を含むペプチドの非限定的な例は、VEVKVEVKV(配列番号:2)およびVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)である。さらなる態様において、VEVK(配列番号:1)を含むアミノ酸は、配列VEVKVEVKV(配列番号:2)または配列VEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む。 In some embodiments, the present invention relates to a self- assembling peptide comprising the amino acid sequence VEVK (SEQ ID NO: 1). In certain embodiments, a self- assembling peptide comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) is 7-16 amino acids, 8-14 amino acids or 9-12 amino acids long. Non-limiting examples of peptides comprising VEVK (SEQ ID NO: 1) are VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) and VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3). In a further embodiment, the amino acid comprising VEVK (SEQ ID NO: 1) comprises the sequence VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or the sequence VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).

さらなる局面において、本発明は:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)を含み、該ペプチドは、単離された形態で自己組織化し得る;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む、自己組織化ペプチドである。
In a further aspect, the present invention provides:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), the peptide may self- assemble in an isolated form ;and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
Is a self- assembling peptide.

例示的な生物学的に活性なモチーフは、例えば米国特許出願公開第20090162437A1号、第20050181973号および第20070203062号ならびにGelain et al. (2006). PLoS ONE 1(1): el 19. doi: 10.1371/journal.pone.0000119などの科学文献および特許文献に記載され、その内容は参照により本明細書中に明示的に援用される。例示的な生物学的に活性なモチーフはまた、以下により詳細に記載される。   Exemplary biologically active motifs are, for example, US Patent Application Publication Nos. 20090162437A1, 20050181973 and 20070203062, and Gelain et al. (2006). PLoS ONE 1 (1): el 19. doi: 10.1371 It is described in scientific and patent literature such as /journal.pone.0000119, the contents of which are expressly incorporated herein by reference. Exemplary biologically active motifs are also described in more detail below.

さらなる局面において、本発明は、複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格を包含し、ここで、該ペプチドは、配列VEVK(配列番号:1)を含む自己組織化ドメインを含み、自己組織化し得る。ある局面において、本発明は、自己組織化モチーフを含む複数のペプチドを含む水性組成物に関し、ここで、それぞれの自己組織化モチーフは、アミノ酸配列VEVK(配列番号:1)を含み、該ペプチドは、自己組織化し得る。別の態様において、本発明は、自己組織化したナノ構造であり、該ナノ構造は、配列VEVK(配列番号:1)を含むペプチドを含み、ここで、該ペプチドは、自己組織化し得る。さらに別の態様において、本発明は、配列VEVK(配列番号:1)を含むペプチドの水性混合物を形成する工程を含む、自己組織化したナノ構造を調製する方法であり、ここで、該ペプチドは、ペプチドの自己組織化に適した条件下で自己組織化し得る。さらなる態様において、本発明は、複数のペプチドを含む巨視的な物質であり、ここで、それぞれのペプチドは、配列VEVK(配列番号:1)を含み、該ペプチドは、自己組織化し得る。いくつかの局面において、該物質は、βシートで構成される。さらなる局面において、本発明は、細胞を含む細胞培養培地に本発明の巨視的な膜を添加して、それにより膜/培養物混合物を形成する工程;およびb)該混合物を、細胞増殖に充分な条件下で維持する工程を含む、インビトロ細胞培養のための方法である。さらに別の態様において、本発明は、複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格であり、ここで、該ペプチドは、アミノ酸配列VEVK(配列番号:1)を含む自己組織化モチーフを含み、自己組織化し得、該ペプチドは、βシート巨視的骨格に自己組織化し、該巨視的骨格は、生細胞を包み、該細胞は、三次元配置で該巨視的骨格中に存在する。ある態様において、配列VEVK(配列番号:1)を含むペプチドは、VEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)である。あるさらなる局面において、配列VEVK(配列番号:1)を含むペプチドは:
a. 自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該第1のアミノ酸ドメインは、配列VEVK(配列番号:1)を含み、該ペプチドは、単離された形態で自己組織化し得る;および
b. 単離された形態で自己組織化を媒介しない第2のアミノ酸ドメイン、ここで該第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なモチーフを含む、
を含む。
In a further aspect, the present invention encompasses a macroscopic scaffold comprising a plurality of self-assembling peptides, wherein said peptide sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) comprises a self-assembled domain containing, self-organization It can be of. In one aspect, the present invention relates to an aqueous composition comprising a plurality of peptides containing self-assembly motifs, wherein each self-assembly motif, the amino acid sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) comprises the peptide Can self- organize . In another embodiment, the present invention is a self- assembled nanostructure, wherein the nanostructure comprises a peptide comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), wherein the peptide can self- assemble . In yet another embodiment, the invention is a method of preparing a self- assembled nanostructure comprising the step of forming an aqueous mixture of peptides comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), wherein the peptide It may self-assemble under conditions suitable for self-assembly of peptides. In a further embodiment, the present invention is a macroscopic material comprising a plurality of peptides, wherein each peptide comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), which can self- assemble . In some aspects, the material is comprised of a beta sheet. In a further aspect, the invention adds the macroscopic membrane of the invention to a cell culture medium containing cells, thereby forming a membrane / culture mixture; and b) sufficient mixture for cell growth A method for in vitro cell culture comprising the step of maintaining under mild conditions. In yet another embodiment, the invention is a macroscopic scaffold comprising a plurality of self- assembling peptides, wherein the peptides comprise a self- assembling motif comprising the amino acid sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) the resulting self-assembled, the peptides self-assemble into β sheet macroscopic scaffold, the macroscopic scaffold live cells wrapped, the cells are present in the macroscopic scaffold in a three-dimensional arrangement. In certain embodiments, the peptide comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) is VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3). In certain further aspects, the peptide comprising the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1) is:
a. a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the first amino acid domain comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1), the peptide may self- assemble in an isolated form ;and
b. a second amino acid domain that does not mediate self- assembly in an isolated form, wherein the second amino acid domain comprises a biologically active motif;
including.

生物学的に活性なモチーフ
改変されたペプチドが自己組織化して巨視的構造体を形成する能力を消すことなく、自己組織化しないさらなるドメインを組み込むことにより、上述のペプチド等の自己組織化し得るペプチドを改変することが可能であることが以前に記載されている(例えば、米国特許出願公開第2009/0162437号)。そのため、一態様において、自己組織化ペプチドは、(a)自己組織化を媒介する第1のアミノ酸ドメイン、ここで該ドメインは、相補的であり、かつ構造的に適合性である疎水性アミノ酸と親水性アミノ酸を交互に含み、該ドメインは、非改変形態で存在する場合に巨視的構造体に自己組織化する;および(b)単離された形態で自己組織化しない第2のアミノ酸ドメインを含む。かかる自己組織化ペプチドは、例えば米国特許出願公開第2005/0181973号および第2009/0162437A1号に記載され、その内容は参照により本明細書中に援用される。
Without a biologically active motif modified peptide dismisses the ability to form a macroscopic structure and self-organization, by incorporating additional domains that do not self-organizing, self-organization of such the above mentioned peptides It has been previously described that it is possible to modify the resulting peptides (eg, US Patent Application Publication No. 2009/0162437). Thus, in one embodiment, the self- assembling peptide comprises (a) a first amino acid domain that mediates self- assembly , wherein the domain is complementary and structurally compatible with a hydrophobic amino acid. Alternating hydrophilic amino acids, the domain self- assembles into a macroscopic structure when present in an unmodified form; and (b) a second amino acid domain that does not self- assemble in an isolated form. Including. Such self- assembling peptides are described, for example, in US Patent Application Publication Nos. 2005/0181973 and 2009 / 0162437A1, the contents of which are hereby incorporated by reference.

本発明のいくつかの態様において、第2のアミノ酸ドメインは、生物学的に活性なペプチドモチーフである。本発明に従って使用し得る生物学的に活性なモチーフとしては、米国特許出願公開第2005/0181973号およびGelain et al. (2006). PLoS ONE 1(1): el 19. doi: 10.1371/journal.pone.0000119に記載されるものが挙げられ、その内容は参照により本明細書中に援用される。生物学的に活性なモチーフとしては、例えば細胞の結合、増殖、分化および移動などのいくつかの生物学的機能に関与するものとして同定された細胞基底膜中のタンパク質由来の短いペプチド配列が挙げられる(Iwamoto et al. (1987). Science 238: 1132-34; Kleinman et al. (1989), PNAS 87: 2279-83; Koliakos et al. ((1989), J. Biol. Chem. 264, 2313-2323)。種々の生物学的に活性なモチーフは、例えば、ラミニン、コラーゲンIV、ナイドジェン、プロテオグリカンおよび血管内皮細胞中で同定された。例えば、生物学的に活性なモチーフは、PRGDSGYRGDS(配列番号:15)などの反復性RGD配列などのRGDペプチドであり得る。生物学的に活性なモチーフの別の例は、PC12細胞による神経突起伸長の活性を促進するラミニンα鎖由来の配列AASIKVAVSADR(配列番号:49)、ヒト臍静脈内皮細胞(HIVEC)によるマトリゲル(Matrigel)マトリックスの分解を誘導するペプチドCSRARKQAASIKVAVSADR(配列番号:50)である。また、ラミニンのβ1鎖上に位置する配列YIGSR(配列番号:5)、PDSGR(配列番号:4)およびRYVVLPR(配列番号:9)は、細胞接着を促進した。ラミニンγ1鎖由来の配列KAFDITYVRLKF(配列番号:51)も、HUVEC接着および管形成、ならびに神経細胞接着および神経突起伸長を促進した。IV型コラーゲン由来のペプチド配列TAGSCLRKFSTM(配列番号:52)は、ヘパリンに特異的に結合することが見出された。さらに例えば、ナイドジェン中で見出されるRGD配列は、細胞結合部位として作用する。   In some embodiments of the invention, the second amino acid domain is a biologically active peptide motif. Biologically active motifs that can be used in accordance with the present invention include US Patent Application Publication No. 2005/0181973 and Gelain et al. (2006). PLoS ONE 1 (1): el 19. doi: 10.1371 / journal. pone.0000119, the contents of which are incorporated herein by reference. Biologically active motifs include, for example, short peptide sequences derived from proteins in the cell basement membrane that have been identified as being involved in several biological functions such as cell binding, proliferation, differentiation and migration. (Iwamoto et al. (1987). Science 238: 1132-34; Kleinman et al. (1989), PNAS 87: 2279-83; Koliakos et al. ((1989), J. Biol. Chem. 264, 2313) -2323) Various biologically active motifs have been identified in, for example, laminin, collagen IV, nidogen, proteoglycan and vascular endothelial cells, for example, the biologically active motif is PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: RGD peptides such as repetitive RGD sequences such as: 15) Another example of a biologically active motif is the sequence AASIKVAVSADR from the laminin alpha chain that promotes neurite outgrowth activity by PC12 cells Number: 49), human umbilical vein endothelial cells (HIVEC) Peptide CSRARKQAASIKVAVSADR (SEQ ID NO: 50) that induces degradation of the Matrigel matrix, and also sequences YIGSR (SEQ ID NO: 5), PDSGR (SEQ ID NO: 4) and RYVVLPR (SEQ ID NO: 4) located on the β1 chain of laminin SEQ ID NO: 9) promoted cell adhesion.The sequence KAFDITYVRLKF (SEQ ID NO: 51) from laminin γ1 chain also promoted HUVEC adhesion and tube formation, as well as neuronal cell adhesion and neurite outgrowth. The peptide sequence TAGSCLRKFS ™ (SEQ ID NO: 52) was found to bind specifically to heparin, eg, the RGD sequence found in nidogen acts as a cell binding site.

本発明に従って使用され得る、生物学的に活性なモチーフの非限定的な例を以下の表2に示す:

Non-limiting examples of biologically active motifs that can be used in accordance with the present invention are shown in Table 2 below:

いくつかの態様において、生物学的に活性なモチーフは、組織再生に関与するアミノ酸モチーフである。さらに別の態様において、生物学的に活性なモチーフは、歯周組織再生に関与するアミノ酸モチーフである。歯周組織再生に関与する生物学的に活性なモチーフの非限定的な例としては、限定されないが、ラミニン細胞接着モチーフ、RGDペプチドおよびマトリックスメタロプロテイナーゼ分解可能モチーフが挙げられる。   In some embodiments, the biologically active motif is an amino acid motif that is involved in tissue regeneration. In yet another embodiment, the biologically active motif is an amino acid motif involved in periodontal tissue regeneration. Non-limiting examples of biologically active motifs involved in periodontal tissue regeneration include, but are not limited to, laminin cell adhesion motifs, RGD peptides and matrix metalloproteinase degradable motifs.

ラミニンは、細胞を支持する構造的成分であり、細胞の機能を調節する有益な微小環境を細胞に提供する基底膜の主要な成分である。ラミニンは、特異的な細胞接着特性を有し、そこに歯周靭帯線維芽細胞および/または骨芽細胞が接着し得ることが報告されている(Palaiologou et al. (2001), J. Periodontal. 72: 798-807; Giannopoulou et al. (1996), J Dent Res 75: 895-902; Grzesik et al. (1998), J. Dent. Res. 77: 1606-1612)。ラミニン細胞接着モチーフの非限定的な例は、IKVAV(配列番号:6)、LGTIPG(配列番号:10)、RYVVLPR(配列番号:9)、PDSGR(配列番号:4)、YIGSR(配列番号:5)、LRE(配列番号:7)およびRNIAEIIKDI(配列番号:8)である。   Laminin is a structural component that supports the cell and is a major component of the basement membrane that provides the cell with a beneficial microenvironment that regulates cell function. Laminin has been reported to have specific cell adhesion properties, to which periodontal ligament fibroblasts and / or osteoblasts can adhere (Palaiologou et al. (2001), J. Periodontal. 72: 798-807; Giannopoulou et al. (1996), J Dent Res 75: 895-902; Grzesik et al. (1998), J. Dent. Res. 77: 1606-1612). Non-limiting examples of laminin cell adhesion motifs include IKVAV (SEQ ID NO: 6), LGTIPG (SEQ ID NO: 10), RYVVLPR (SEQ ID NO: 9), PDSGR (SEQ ID NO: 4), YIGSR (SEQ ID NO: 5). ), LRE (SEQ ID NO: 7) and RNIAEIIKDI (SEQ ID NO: 8).

RGDペプチドは、RGD(Arg-Gly-Asp)アミノ酸配列を含むペプチドである。RGDは、細胞と細胞外マトリックス(ECM)の接着を媒介する細胞表面受容体であるインテグリンのための重要な結合配列または認識配列である。RGDペプチドは、例えばRuoslahti et al. (1996), Annual Review of Cell and Development Biology, 12: 697-715 and D'Souza et al., Trends in Biochemical Sciences 16: 246-50に概説されており、それぞれの内容は参照により本明細書に明示的に援用される。PRGDS(配列番号:13)およびYRGDS(配列番号:14)は、天然のタンパク質において最も一般的に存在するRGDモチーフである。さらなる例示的なRGD配列は、PRGDSGYRGD(配列番号:15)、GRGDSP(配列番号:83)である。RGD結合配列の反復により、細胞への結合の可能性が高まる。反復は、効果的なコンホメーションの可能性を高めるので、結合は、構造的コンホメーションによりさらに影響を受ける(Kantlehner et al. (2000))。反復的RGD配列は、少なくとも2つのRGD配列を含むペプチド配列であり、例えばPRGDSGYRGD(配列番号:15)は2つのRGD配列を含む。   The RGD peptide is a peptide containing an RGD (Arg-Gly-Asp) amino acid sequence. RGD is an important binding or recognition sequence for integrins, which are cell surface receptors that mediate cell-extracellular matrix (ECM) adhesion. RGD peptides are reviewed in, for example, Ruoslahti et al. (1996), Annual Review of Cell and Development Biology, 12: 697-715 and D'Souza et al., Trends in Biochemical Sciences 16: 246-50, respectively. Is expressly incorporated herein by reference. PRGDS (SEQ ID NO: 13) and YRGDS (SEQ ID NO: 14) are the most commonly occurring RGD motifs in natural proteins. Further exemplary RGD sequences are PRGDSGYRGD (SEQ ID NO: 15), GRGDSP (SEQ ID NO: 83). Repeating the RGD binding sequence increases the likelihood of binding to the cell. Binding is further affected by structural conformation because it increases the likelihood of effective conformation (Kantlehner et al. (2000)). A repetitive RGD sequence is a peptide sequence comprising at least two RGD sequences, eg PRGDSGYRGD (SEQ ID NO: 15) comprises two RGD sequences.

マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)は、細胞外マトリックス成分を分解し、組織再生に重要な役割を果たすプロテアーゼのファミリーに属する。これらのタンパク質は、細胞が拡張する道筋を作り、細胞外マトリックスのリモデリングを可能にし、細胞外マトリックスから埋まっていた成長因子および他のシグナルを放出させて細胞分化および組織成長を刺激する。MMP切断可能基質を自己組織化ペプチド骨格に組み込むことは、細胞および組織のリモデリング活性を誘発するための動的機構を作り変えるための魅力的なストラテジーである(Turk et al. (2001), Nat. Biotechnol. 19: 661-7)。例示的なMMP分解可能モチーフは、PVLIG(配列番号:11)である。 Matrix metalloproteinases (MMPs) belong to a family of proteases that degrade extracellular matrix components and play an important role in tissue regeneration. These proteins create a way for cells to expand, allow remodeling of the extracellular matrix, and release growth factors and other signals embedded from the extracellular matrix to stimulate cell differentiation and tissue growth. Incorporating MMP cleavable substrates into self- assembled peptide scaffolds is an attractive strategy for reshaping dynamic mechanisms for inducing cellular and tissue remodeling activity (Turk et al. (2001), Nat. Biotechnol. 19: 661-7). An exemplary MMP degradable motif is PVLIG (SEQ ID NO: 11).

本発明のある態様において、非自己組織化アミノ酸ドメインの添加は、改変されたペプチドが自己組織化すること、例えばナノ繊維、巨視的構造体またはその両方を形成することを防がない。あるさらなる局面において、改変されたペプチドは自己組織化して、ナノ繊維で構成される巨視的構造体を形成する。非改変自己組織化ペプチドは、該ペプチドへのアミノ酸の添加を含まない上述のいくつかの方法のいずれかで変更され得、これらの変更は、本明細書において変更および/または誘導体化と称されることが理解される。本発明の改変された自己組織化ペプチドは、天然に存在する分子とは異なり、例えば該ペプチドは、天然に存在する分子には見られないが、本発明のペプチドのアミノ酸ドメインの1つ以上は、天然に存在する分子中に存在してもよい。そのため、該ペプチドは、「単離された」または「合成」とみなされ、該ペプチドの全体の配列は、人の介入なしで天然には存在しないことを意味する。 In certain embodiments of the invention, the addition of non-self- assembled amino acid domains does not prevent the modified peptide from self- assembling , eg, forming nanofibers, macroscopic structures, or both. In certain further aspects, the modified peptide self- assembles to form a macroscopic structure composed of nanofibers. An unmodified self- assembling peptide can be modified in any of several ways described above that do not involve the addition of amino acids to the peptide, these modifications being referred to herein as modified and / or derivatized. It is understood that Modified self- assembling peptides of the present invention are different from naturally occurring molecules, for example, the peptides are not found in naturally occurring molecules, but one or more of the amino acid domains of the peptides of the present invention are May be present in naturally occurring molecules. As such, the peptide is considered “isolated” or “synthetic”, meaning that the entire sequence of the peptide does not occur naturally without human intervention.

生物学的に活性なモチーフが、単離された形態で自己組織化するペプチドを含む第1のドメインのN末端またはC末端の近位に位置し得る(例えば連結基を介して結合される)ことがさらに理解される。同じであり得るかまたは異なり得る生物学的に活性なモチーフは、さらに、第1のドメインのN末端およびC末端の両方に位置し得る。 A biologically active motif can be located proximal to the N-terminus or C-terminus of the first domain containing a peptide that self- assembles in isolated form (e.g., linked via a linking group) It is further understood. Biologically active motifs that can be the same or different can further be located at both the N-terminus and C-terminus of the first domain.

本発明のある態様において、改変された自己組織化ペプチドの自己組織化が起こる条件は、対応する非改変自己組織化ペプチドが組織化する条件と同じである。本発明の他の態様において、改変された自己組織化ペプチドの自己組織化が起こる条件は、対応する非改変自己組織化ペプチドが組織化する条件とは異なる。この場合、改変された自己組織化ペプチドの自己組織化のための条件は、異なる(対応しない)非改変自己組織化ペプチドが自己組織化する条件と同じである。 In certain embodiments of the present invention, conditions that self-assembly of the modified self-assembling peptide occurs are the same as the conditions corresponding unmodified self-assembling peptides to organize. In another aspect of the present invention, conditions that self-assembly of the modified self-assembling peptide occurs, corresponding unmodified self-assembling peptides differ from the conditions to organize. In this case, conditions for self-assembly of the modified self-assembling peptides are different (not compatible) unmodified self-assembling peptide is the same as the conditions for self-organization.

ある局面において、第2のアミノ酸ドメインは、ペプチドが組織化してナノ繊維および/または巨視的構造体を形成するような第1のアミノ酸ドメインの組織化を可能にする。本発明の好ましい態様において、ペプチドはβシートを形成する。本発明のある態様において、アミノ酸ドメインは、少なくとも3アミノ酸、少なくとも4アミノ酸、少なくとも5アミノ酸、少なくとも6アミノ酸、少なくとも7アミノ酸、少なくとも8アミノ酸、少なくとも9アミノ酸、少なくとも10アミノ酸、またはそれ以上、例えば15または16アミノ酸、20アミノ酸などである。しかしながら、一般的に、第2のアミノ酸ドメインの長さは、自己組織化にあまりにも大きく干渉しないように制限することが望ましい。例えば、第2のアミノ酸ドメインの長さを、20アミノ酸以下、16アミノ酸以下、12アミノ酸以下、10アミノ酸以下、8アミノ酸以下などに制限することが好ましくあり得る。ペプチドの自己組織化部分と非自己組織化部分中でアミノ酸の一定の割合を維持することが望ましくあり得る。例えば、本発明のある態様において、非自己組織化ドメインが、ペプチド中のアミノ酸の総数の50%以下を構成することが望ましくあり得る。 In one aspect, the second amino acid domain, the peptide to allow the organization of the first amino acid domain as to organize to form the nanofibers and / or macroscopic structure. In a preferred embodiment of the invention, the peptide forms a β sheet. In some embodiments of the invention, the amino acid domain has at least 3 amino acids, at least 4 amino acids, at least 5 amino acids, at least 6 amino acids, at least 7 amino acids, at least 8 amino acids, at least 9 amino acids, at least 10 amino acids, or more such as 15 or 16 amino acids, 20 amino acids, etc. However, in general, it is desirable to limit the length of the second amino acid domain so that it does not interfere too much with self- assembly . For example, it may be preferable to limit the length of the second amino acid domain to 20 amino acids or less, 16 amino acids or less, 12 amino acids or less, 10 amino acids or less, 8 amino acids or less. It may be desirable to maintain a certain percentage of amino acids in the self-assembly portions and non-self-assembly moiety in the peptide. For example, in certain embodiments of the invention, it may be desirable for non-self- assembling domains to constitute 50% or less of the total number of amino acids in the peptide.

いくつかの状況下で、N末端またはC末端ではなくむしろ自己組織化部分の間に非自己組織化ドメインを含むことは、非自己組織化部分がこのような場合において自己組織化した構造から自由に伸長することができないので、自己組織化を破壊する可能性がより高くなることがあり得る。さらに、2つの自己組織化部分の間に含まれる場合、該モチーフが細胞および/または培養環境中に存在するタンパク質などの分子と自由に相互作用する機会がより少なくなる可能性がある。したがって、様々な理由のために、非自己組織化部分を、2つの自己組織化部分の間に挿入するのではなく、N末端またはC末端に付加することが好ましくあり得る。 Under some circumstances, including a non-self- assembled domain between self- assembled parts rather than N-terminal or C-terminal is free from the structure in which the non-self- assembled parts are self- assembled in such cases The possibility of destroying self- organization may be higher. Furthermore, when included between two self- assembling moieties, the motif may have less chance of free interaction with molecules such as proteins present in the cell and / or culture environment. Thus, for various reasons, it may be preferable to add a non-self- assembled moiety to the N-terminus or C-terminus rather than inserting between two self- assembled moieties.

配列が上述のものなどの天然に存在するタンパク質由来であるアミノ酸ドメインに加えて、成長因子、サイトカイン、ケモカイン、ペプチドホルモン、ペプチド神経伝達物質、体内に見られる他の生物学的に活性なペプチド等に由来するアミノ酸ドメインも使用され得る(例えば、Goodman and Gilman, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 第10版、McGraw Hill, 2001 and Kandel et al, Principles of Neural Science, 第4版、McGraw Hill, 2000参照)。   In addition to amino acid domains whose sequences are derived from naturally occurring proteins such as those described above, growth factors, cytokines, chemokines, peptide hormones, peptide neurotransmitters, other biologically active peptides found in the body, etc. Amino acid domains derived from can also be used (see, for example, Goodman and Gilman, The Pharmacological Basis of Therapeutics, 10th edition, McGraw Hill, 2001 and Kandel et al, Principles of Neural Science, 4th edition, McGraw Hill, 2000) .

他の生物学的に活性なモチーフは、限定されないが、Yamada (1991), J. Biol. Chem, 266: 12809-12812により記載されるものを含むいくつかの基準に従って同定され得る。Yamadaには、接着認識配列の場合についての生物学的関連性のための試験が記載されるが、記載される該基準は、より広く適用され得る。推定活性ペプチドモチーフは、基板にコンジュゲートした場合にも活性を示し得るが、ガラス、プラスチックなどの基板に直接吸着した場合に不活性であるとしても、配列を含む合成ペプチドが、キャリア(例えばIgG、アルブミン、ビーズ)へのコンジュゲート後に活性を示す場合、生物学的に活性であると同定され得る。生物学的に活性なペプチドモチーフの可溶性形態は、モチーフが天然に見られるインタクトなタンパク質の機能を競合的に阻害し得る。ペプチド配列の変更は、ペプチドの機能を除去し得る。生物学的に活性なペプチドは、該ペプチドを含む天然に存在するタンパク質と同じ細胞の受容体または天然に存在する生体分子に結合し得る。異なるペプチドの濃度の範囲を試験し得、種々の組合せを使用し得る。   Other biologically active motifs can be identified according to several criteria, including but not limited to those described by Yamada (1991), J. Biol. Chem, 266: 12809-12812. Yamada describes tests for biological relevance for the case of adhesion recognition sequences, but the criteria described can be more widely applied. A putative active peptide motif can also be active when conjugated to a substrate, but a synthetic peptide containing a sequence can be a carrier (e.g., IgG, even if it is inactive when adsorbed directly to a substrate such as glass or plastic) , Albumin, beads) can be identified as biologically active. Soluble forms of biologically active peptide motifs can competitively inhibit the function of intact proteins where the motifs are found in nature. Altering the peptide sequence can eliminate the function of the peptide. A biologically active peptide can bind to the same cellular receptor or naturally occurring biomolecule as the naturally occurring protein containing the peptide. A range of different peptide concentrations can be tested and various combinations can be used.

2つ以上のアミノ酸ドメインは、当業者に公知の方法を使用して連結され得る。非限定的な例としては、1つ以上のアミノ酸または異なる分子実体であり得るリンカーまたは架橋の使用が挙げられる。1つ以上のグリシン(G)残基、例えば1、2、3、4、5個などのグリシンからなるリンカードメインが使用され得る。リンカードメイン中のグリシンの使用は、このアミノ酸が小さく、非極性側鎖を有し、そのため自己組織化との実質的な相互作用の可能性が最小限になるので有利である。他の例示的なアミノ酸はアラニンであるか、または非極性側鎖を有する他のアミノ酸も使用し得る。 Two or more amino acid domains can be linked using methods known to those skilled in the art. Non-limiting examples include the use of linkers or bridges that can be one or more amino acids or different molecular entities. A linker domain consisting of one or more glycine (G) residues, eg 1, 2, 3, 4, 5 etc. glycine may be used. The use of glycine in the linker domain is advantageous because this amino acid is small and has a non-polar side chain, thus minimizing the possibility of substantial interaction with self- assembly . Another exemplary amino acid is alanine, or other amino acids having non-polar side chains may be used.

実施例に記載される改変されたペプチドは、直鎖を生じる伸長したペプチドの固相合成により作製されたものであるが、改変モチーフが側鎖にコンジュゲートまたは架橋された変形物も、本発明に包含される。かかるコンジュゲートまたは架橋を達成するための方法は、当該技術分野において周知である。例えば、システイン残基(または硫黄原子を含むように改変された任意のアミノ酸)を含むペプチドは、ジスルフィド結合の形成により硫黄原子を含む第2のペプチドに結合され得る。したがって、一般的に、改変された自己組織化ペプチドは、ペプチド結合により連結されたアミノ酸の一本の直鎖ポリマーであり得る(好ましくあり得る構造)か、またはアミノ酸の2つのポリマー(それぞれが、ペプチド結合により連結されたアミノ酸のポリマーである)が互いに共有結合または非共有結合(例えばビオチン-アビジン相互作用を介して)のいずれかをした分岐の構造を有し得る。架橋方法の非限定的な例としては、限定されないが、主にVアミノ基およびWアミノ基を介して結合するグルタルアルデヒド法、マレイミド-スルフヒドリルカップリング化学(例えば、マレイミドベンゾイル-N-ヒドロキシスクシンイミドエステル(MBS)法)、および過ヨウ素酸酸化法が挙げられる。また、多数の架橋剤が公知である。例示的な架橋剤としては、例えば、カルボジイミド(carboiimide)、N-ヒドロキシスクシンイミジル-4-アジドサリチル酸(NHS-ASA)、ジメチルピメリミデートジヒドロクロライド(DMP)、ジメチルスベルイミデート(DMS)、3,3'-ジチオビスプロピオンイミデート(DTBP)等が挙げられる。コンジュゲーション法および架橋剤についてのさらなる情報については、一般的に、雑誌、Bioconjugate Chemistry、American Chemical Society発行、Columbus Ohio, PO Box 3337, Columbus, Ohio, 43210を参照。また、URL www.piercenet.comのウェブサイトで入手可能な「Cross-Linking」、Pierce Chemical Technical Libraryおよび1994〜95年に最初に発行されたPierce Catalogおよび本明細書に引用される参考文献およびWong SS, Chemistry of Protein Conjugation and Crosslinking, CRC Press Publishers, Boca Raton, 1991を参照。二官能性架橋試薬は、2つの反応基を含み、それにより2つの標的基を共有結合する手段を提供する。化学架橋試薬中の反応基は、典型的にスクシンイミジルエステル、マレイミドおよびヨードアセトアミドを含む官能基の部類に属する。ヘテロコンジュゲート(heteroconjugate)を形成するためのいくつかの一般的なスキームは、通常2工程または3工程の反応シークエンスによる1つの生体分子上のアミノ基の第2の生体分子上のチオール基への間接的なカップリングを含む。ほとんどの生体分子中のチオールの高い反応性およびその比較的希少な性質(rarity)は、チオール基を制御された化学的架橋のための良好な標的にする。いずれの分子もチオール基を含まない場合は、いくつかのチオール化法の1つを使用して、1つ以上が導入され得る。チオール含有生体分子は、次いで、ヘテロ二官能性架橋試薬、例えばスクシンイミジルエステルおよびマレイミドまたはヨードアセトアミドのいずれかの両方を含む試薬を使用して、アミン含有生体分子と反応され得る。アミン-カルボン酸架橋およびチオール-カルボン酸架橋も使用され得る。例えば、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(EDAC)は、生体分子と反応して、通常分子内にあるかまたはタンパク質複合体のサブユニットの間にある「ゼロ距離(zero-length)」架橋を形成し得る。この化学において、架橋試薬は、最終生成物中には組み込まれない。 The modified peptides described in the examples are those made by solid phase synthesis of elongated peptides that yield a linear chain, but variants in which the modified motif is conjugated or cross-linked to the side chain are also contemplated by the present invention. Is included. Methods for achieving such conjugates or crosslinks are well known in the art. For example, a peptide containing a cysteine residue (or any amino acid modified to contain a sulfur atom) can be linked to a second peptide containing a sulfur atom by formation of a disulfide bond. Thus, in general, a modified self- assembling peptide can be a single linear polymer of amino acids linked by peptide bonds (preferably a possible structure) or two polymers of amino acids, each of which A polymer of amino acids linked by peptide bonds) may have a branched structure that is either covalently or non-covalently linked to each other (eg, via biotin-avidin interaction). Non-limiting examples of cross-linking methods include, but are not limited to, glutaraldehyde methods that are linked primarily through V and W amino groups, maleimide-sulfhydryl coupling chemistry (e.g., maleimidobenzoyl-N-hydroxysuccinimide ester). (MBS method), and periodate oxidation method. Many cross-linking agents are also known. Exemplary cross-linkers include, for example, carboiimide, N-hydroxysuccinimidyl-4-azidosalicylic acid (NHS-ASA), dimethylpimelimidate dihydrochloride (DMP), dimethyl suberimidate (DMS). ), 3,3′-dithiobispropionimidate (DTBP) and the like. For more information on conjugation methods and crosslinkers, see generally the journal, Bioconjugate Chemistry, published by the American Chemical Society, Columbus Ohio, PO Box 3337, Columbus, Ohio, 43210. In addition, the “Cross-Linking”, Pierce Chemical Technical Library, which was available at the website www.piercenet.com, and the Pierce Catalog first published in 1994-95 and references cited in this document and Wong See SS, Chemistry of Protein Conjugation and Crosslinking, CRC Press Publishers, Boca Raton, 1991. Bifunctional cross-linking reagents contain two reactive groups, thereby providing a means for covalently linking two target groups. The reactive groups in chemical cross-linking reagents typically belong to a class of functional groups including succinimidyl esters, maleimides and iodoacetamides. Some common schemes for forming heteroconjugates are typically the conversion of an amino group on one biomolecule to a thiol group on a second biomolecule by a two-step or three-step reaction sequence. Includes indirect coupling. The high reactivity of thiols in most biomolecules and their relatively rare rarity make thiol groups a good target for controlled chemical crosslinking. If neither molecule contains a thiol group, one or more can be introduced using one of several thiolation methods. The thiol-containing biomolecule can then be reacted with the amine-containing biomolecule using a heterobifunctional cross-linking reagent, such as a reagent comprising both succinimidyl ester and either maleimide or iodoacetamide. Amine-carboxylic acid bridges and thiol-carboxylic acid bridges can also be used. For example, 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) carbodiimide (EDAC) reacts with biomolecules, usually in the molecule or between the subunits of the protein complex. -length) "crosslinks. In this chemistry, no cross-linking reagent is incorporated into the final product.

チオールを生体分子に導入するために、内在ジスルフィドの還元、およびアミン、アルデヒドまたはカルボン酸基のチオール基への変換を含むいくつかの方法が利用可能である。タンパク質中のシステインのジスルフィド架橋は、ジチオトレイトール(DTT)、トリス-(2-カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP)、またはトリス-(2-シアノエチル)ホスフィンによりシステイン残基に還元され得る。アミンは、スクシンイミジル3-(2-ピリジルジチオ)プロピオネート(SPDP)との反応、次いでDTTまたはTCEPによる3-(2-ピリジルジチオ)プロピニルコンジュゲートの還元により、間接的にチオール化され得る。アミンは、スクシンイミジルアセチルチオアセテートとの反応、次いで中性pH付近の50mMヒドロキシルアミンまたはヒドラジンを用いたアセチル基の除去により間接的にチオール化され得る。チオール非含有タンパク質中のトリプトファン残基は、メルカプトトリプトファン残基に酸化され、次いでヨードアセトアミドまたはマレイミドにより改変され得る。   Several methods are available for introducing thiols into biomolecules, including reduction of endogenous disulfides and conversion of amine, aldehyde or carboxylic acid groups to thiol groups. Disulfide bridges of cysteine in proteins can be reduced to cysteine residues with dithiothreitol (DTT), tris- (2-carboxyethyl) phosphine (TCEP), or tris- (2-cyanoethyl) phosphine. The amine can be indirectly thiolated by reaction with succinimidyl 3- (2-pyridyldithio) propionate (SPDP) followed by reduction of the 3- (2-pyridyldithio) propynyl conjugate with DTT or TCEP. The amine can be indirectly thiolated by reaction with succinimidyl acetylthioacetate followed by removal of the acetyl group using 50 mM hydroxylamine or hydrazine near neutral pH. Tryptophan residues in thiol-free proteins can be oxidized to mercaptotryptophan residues and then modified with iodoacetamide or maleimide.

自己組織化および自己組織化ペプチドの使用のための方法
上述のように、(改変および非改変自己組織化ペプチドの両方を含む) 自己組織化ペプチドは、例えば水性ペプチド溶液への一価のカチオンの添加時、または一価のカチオンを含む溶液へのペプチド溶液の導入時に、種々の条件下で自己組織化して巨視的構造体を形成する。自己組織化の前に、実質的に一価のイオン(例えばカチオン)を含まないかまたは低濃度、例えば10、5、1、0.5もしくは0.1mM未満のかかるイオンのみを含む溶液にペプチドを溶解し得る。自己組織化は、ペプチド溶液へのイオン性溶質の添加またはpHの変化により開始または実質的に加速され得る。例えば、5mM〜5Mの濃度のNaClは、ペプチドの組織化を誘導して、数分以内に巨視的構造体を形成させる。より低い濃度のNaClも、組織化を誘導し得るが、より遅い速度である。いくつかのペプチドは、また、有意な濃度のイオンの非存在下、pHに依存し得るプロセスにおいて自己組織化し得る。例えば、いくつかのペプチドは、約3.0のpHで溶液中に維持されるが、pHが上昇すると自己組織化し得る。代替的に、イオンを含む溶液、例えば標準的なリン酸緩衝化食塩水(PBS)、組織培養培地、または例えば、血液、脳脊髄液(CSF)等の生理学的液体(fluid)にペプチドを導入することにより自己組織化は開始され得る。したがってペプチドは、インビボの場所で自己組織化し得る。好ましいイオンとしては、Li+、Na+、K+およびCs+などの一価のカチオンが挙げられる。好ましくは、該イオンの濃度は、自己組織化を誘導するかまたは実質的に加速させるために、少なくとも5、10、20または50mMである。当業者は、特定のペプチド配列および/または濃度および組織化の所望の速度に基づいて、好ましいイオン濃度を選択し得る。一般的に、得られる構造の強度は、イオンの非存在下またはより低いイオン濃度での強度と比較して、イオンの存在下で増加する(しかし、イオン濃度の増加が強度の増加を生じないプラトーに達することがあることに注意)。
As methods described above for the use of self-organization and self-assembling peptides (including both modified and unmodified self-assembling peptides) self-assembling peptides, for example of monovalent cations in aqueous peptide solution Upon addition or upon introduction of the peptide solution into a solution containing a monovalent cation, it self- assembles under various conditions to form a macroscopic structure. Prior to self- assembly, the peptide is dissolved in a solution that is substantially free of monovalent ions (e.g., cations) or contains only such ions at low concentrations, e.g., less than 10, 5, 1, 0.5, or 0.1 mM. obtain. Self- assembly can be initiated or substantially accelerated by the addition of ionic solutes to the peptide solution or a change in pH. For example, NaCl at a concentration of 5 mM to 5 M induces peptide organization and forms a macroscopic structure within minutes. Lower concentrations of NaCl can also induce organization, but at a slower rate. Some peptides can also self- assemble in processes that can depend on pH in the absence of significant concentrations of ions. For example, some peptides are maintained in solution at a pH of about 3.0, but can self- assemble as the pH increases. Alternatively, the peptide is introduced into a solution containing ions, such as standard phosphate buffered saline (PBS), tissue culture medium, or a physiological fluid such as blood, cerebrospinal fluid (CSF), etc. By doing so, self- organization can be started. Thus, peptides can self- assemble in vivo locations. Preferred ions include monovalent cations such as Li +, Na +, K + and Cs +. Preferably, the concentration of ions is at least 5, 10, 20 or 50 mM to induce or substantially accelerate self- assembly . One skilled in the art can select a preferred ion concentration based on the particular peptide sequence and / or concentration and the desired rate of organization . In general, the strength of the resulting structure increases in the presence of ions compared to the strength in the absence of ions or at lower ion concentrations (but the increase in ion concentration does not result in an increase in strength. Note that a plateau may be reached).

一態様において、本発明は、本発明の複数の自己組織化ペプチドを含むナノ構造である。例示的なナノ構造としては、ナノフィラメント、ナノ繊維およびナノ骨格が挙げられる。別の態様において、本発明は、本明細書に記載される複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的構造体である。一態様において、巨視的構造体は、均一な自己組織化ペプチドを含む。別の態様において、巨視的構造体は、異成分からなる自己組織化ペプチドを含む。用語「均一な自己組織化ペプチド」は、複数の同一または同じ自己組織化ペプチドのことをいう。用語「異成分からなる自己組織化ペプチド」は、複数の異なる自己組織化ペプチドのことをいう。自己組織化ペプチドは、混合物中で2つ以上のペプチドが異なる場合に異なり得ることが理解される。いくつかの態様において、巨視的構造体は巨視的な膜である。該巨視的な膜は、例えば、本発明の自己組織化ペプチドを含む複数の織り込まれたナノフィラメントを含む。最初のペプチド濃度は、形成される膜の大きさおよび厚さの要因となる。一般的に、ペプチド濃度が高くなると、膜形成の程度は高くなる。さらなる態様において、巨視的な膜は、βシートの形態をとる。一態様において、本発明は、本明細書に記載される複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格であり、ここで、該自己組織化ペプチドは、βシート巨視的骨格に自己組織化する。 In one aspect, the invention is a nanostructure comprising a plurality of self- assembling peptides of the invention. Exemplary nanostructures include nanofilaments, nanofibers, and nanoskeletons. In another aspect, the present invention is a macroscopic structure comprising a plurality of self- assembling peptides described herein. In one embodiment, the macroscopic structure comprises a uniform self- assembling peptide. In another embodiment, the macroscopic structure comprises a self- assembling peptide consisting of heterogeneous components. The term “homogeneous self- assembling peptide” refers to a plurality of identical or identical self- assembling peptides. The term “self- assembling peptide consisting of different components ” refers to a plurality of different self- assembling peptides. It will be appreciated that self- assembling peptides may differ when two or more peptides are different in a mixture. In some embodiments, the macroscopic structure is a macroscopic membrane. The macroscopic membrane includes, for example, a plurality of woven nanofilaments containing the self- assembling peptides of the present invention. The initial peptide concentration is a factor in the size and thickness of the film formed. In general, the higher the peptide concentration, the higher the degree of film formation. In a further embodiment, the macroscopic membrane takes the form of a β sheet. In one aspect, the present invention is a macroscopic scaffold comprising a plurality of self-assembling peptides described herein, wherein the self-assembling peptides self-assemble into β sheet macroscopic scaffold .

自己組織化した構造の形成は、βシート構造を優先的に染色し、組織内の異常なタンパク質沈着を可視化するために一般的に使用される色素であるコンゴレッドを用いた染色後に、肉眼で観察され得る。さらなる構造的な詳細は、拡大下で観察され得る。走査型電子顕微鏡(SEM)により、ナノ構造の構造的な詳細を観察することが可能になる。膜のβシート二次構造は、円偏光二色性(CD)分光学によりさらに確認され得る(Zhang et al (1993), PNAS 90: 3334-8;Zhang et al (1995). Biomaterials 16:1385;Zhang & Rich 1997, PNAS 94, 23-28、Yokoi et al, 2005. PNAS 102, 8414)。 The formation of self- organized structures preferentially stains the β-sheet structure and, after staining with Congo Red, a dye commonly used to visualize abnormal protein deposits in the tissue, Can be observed. Further structural details can be observed under magnification. Scanning electron microscopy (SEM) makes it possible to observe the structural details of the nanostructures. The β-sheet secondary structure of the membrane can be further confirmed by circular dichroism (CD) spectroscopy (Zhang et al (1993), PNAS 90: 3334-8; Zhang et al (1995). Biomaterials 16: 1385 Zhang & Rich 1997, PNAS 94, 23-28, Yokoi et al, 2005. PNAS 102, 8414).

ある局面において、本発明は、本発明の自己組織化ペプチドおよびその自己組織化した構造体を、細胞培養支持体として、固相支持体に刻印(imprint)された自己組織化した単層として、種々の組織の修復および置き換えのため、生細胞を包むための骨格として、制御送達される薬物送達系の一部としてならびに止血の促進のために使用する方法を包含する。ある局面において、自己組織化ペプチドは、配列VEVK(配列番号:1)を含む。自己組織化ペプチドの他の使用は、例えば米国特許出願公開第2002/0072074号;第2002/0160471号;第2004/0087013号;第2004/0242469号;第2005/0287186号および第2007/0203062号に記載され、それぞれの内容は参照により本明細書に援用される。 In one aspect, the present invention provides the self- assembled peptide of the present invention and the self- assembled structure as a cell culture support, as a self- assembled monolayer imprinted on a solid support. It includes methods used for repair and replacement of various tissues, as a framework for encapsulating living cells, as part of a controlled delivery drug delivery system, and for promoting hemostasis. In certain aspects, the self- assembling peptide comprises the sequence VEVK (SEQ ID NO: 1). Other uses of self- assembling peptides include, for example, US Patent Application Publication Nos. 2002/0072074; 2002/0160471; 2004/0087013; 2004/0242469; 2005/0287186 and 2007/0203062. Each of which is incorporated herein by reference.

また、本明細書に記載されるペプチドの自己組織化により形成される巨視的構造体、巨視的な膜およびナノ構造は、血清中で安定であり、タンパク質分解性消化およびアルカリ性pHおよび酸性pHに耐性であり、非細胞毒性であるので、該物質、膜およびフィラメントは、医薬製品(例えば縫合糸)、人工皮膚または内層(internal lining)、インビトロ細胞増殖または培養のための遅延拡散薬物送達系支持体およびインビボ使用のための人工組織のための支持体などの生体材料用途に有用である。該構造は、分離マトリックス(例えば透析膜、クロマトグラフィーカラム)などの透過性かつ水不溶性である物質が適切な多数の用途においてさらに使用され得る。その透過性のために、本明細書に記載される巨視的な膜は、遅延拡散薬物送達ビヒクルとして有用である。該膜は、プロテアーゼおよび胃酸(pH1.5)による分解に耐性であるので、これらの膜で作製された薬物送達ビヒクルは、経口摂取され得る。小さな孔径の膜は、該膜を、例えばウイルスおよび他の微小な汚染物を除去するためのフィルターとしても有用にする。膜中の孔径(フィラメント間(interfilament)距離)およびフィラメントの直径は、膜を形成するために使用されるペプチドの長さおよび配列を変えることにより変化し得る。 In addition, the macroscopic structures, macroscopic membranes and nanostructures formed by the self- assembly of the peptides described herein are stable in serum, proteolytic digestion and at alkaline and acidic pH. Being resistant and non-cytotoxic, the substances, membranes and filaments support pharmaceutical products (e.g. sutures), artificial skin or internal lining, delayed diffusion drug delivery systems for in vitro cell growth or culture Useful for biomaterial applications such as supports for artificial tissues for body and in vivo use. The structure can be further used in a number of applications where permeable and water insoluble materials such as separation matrices (eg dialysis membranes, chromatography columns) are appropriate. Because of its permeability, the macroscopic membrane described herein is useful as a delayed diffusion drug delivery vehicle. Since the membranes are resistant to degradation by proteases and gastric acid (pH 1.5), drug delivery vehicles made with these membranes can be taken orally. The small pore size membrane also makes it useful as a filter, for example, to remove viruses and other minute contaminants. The pore size (interfilament distance) and filament diameter in the membrane can be varied by changing the length and sequence of the peptides used to form the membrane.

巨視的な膜はまた、改変されて、さらなる特性が付与され得る。例えば、該膜は、標準的な方法による膜の形成後にペプチドを架橋することによりさらに強化され得る。コラーゲンと該ペプチドを合わせて、人工皮膚としての使用により適した膜を作製し得、コラーゲンは、膜中で、タンパク質分解性消化に対し安定化され得る。さらに、リン脂質と該ペプチドを合わせることで、小胞(vesicle)が作製され得る。   The macroscopic membrane can also be modified to impart additional properties. For example, the membrane can be further strengthened by crosslinking the peptide after formation of the membrane by standard methods. Collagen and the peptide can be combined to make a membrane that is more suitable for use as an artificial skin, where the collagen can be stabilized against proteolytic digestion in the membrane. In addition, vesicles can be made by combining the phospholipid and the peptide.

巨視的構造体はまた、細胞の培養に有用であり得る。線維芽細胞成長因子などの成長因子をペプチドの巨視的構造体に添加することで、結合、細胞増殖および神経突起伸長がさらに改善され得る。多孔性のマクロ構造体はまた、細胞を包むためにも有用であり得る。膜の孔径は、細胞産物および栄養分子の拡散を可能にするほどに充分大きくあり得る。一般的に、細胞は、孔よりもかなり大きいので、封じ込められる。別の態様において、本発明は、本発明の複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格であり、ここで、該自己組織化ペプチドは、βシート巨視的骨格に自己組織化し、該巨視的な骨格は、生細胞を包み、該細胞は、三次元配置で該巨視的な骨格中に存在する。巨視的な骨格は、自己組織化ペプチドおよび生細胞を、自己組織化に適した条件下、水溶液中でインキュベートすることにより調製され得る。本発明はまた、組織の再生方法を含み、ここで、該方法は、哺乳動物に、本発明の自己組織化ペプチドを含む巨視的な骨格を投与する工程を含み、該ペプチドはβシート巨視的骨格に自己組織化し、該巨視的な骨格は生細胞を包み、該細胞は、三次元配置で該巨視的な骨格内に存在する。包まれた細胞は、三次元配置で巨視的な骨格中に存在する。いくつかの態様において、該方法は、軟骨欠損、結合組織欠損、神経組織欠損、上皮内層(lining)欠損、内皮内層(lining)欠損または関節炎の治療または予防のために使用される。巨視的な骨格は、経口的、経皮的、筋内的、静脈内的、皮下的にまたは任意の他の適切な様式で投与され得る。別の態様において、本発明は、(a)本発明の自己組織化ペプチドの水溶液中での自己組織化により形成される巨視的な膜を、細胞を含む細胞培養培地に添加して、それにより膜/培養物混合物を形成する工程;および(b)該混合物を、細胞増殖に充分な条件下で維持する工程を含むインビトロでの細胞培養のための方法である。 Macroscopic structures can also be useful for culturing cells. Addition of growth factors such as fibroblast growth factor to the macroscopic structure of the peptide can further improve binding, cell proliferation and neurite outgrowth. Porous macrostructures can also be useful for encapsulating cells. The pore size of the membrane can be large enough to allow diffusion of cell products and nutrient molecules. Generally, the cells are much larger than the pores and are contained. In another aspect, the present invention is a macroscopic scaffold comprising a plurality of self-assembling peptides of the present invention, wherein the self-assembling peptides self-assemble into β sheet macroscopic scaffold,該巨view A typical skeleton envelops live cells, which are present in the macroscopic skeleton in a three-dimensional arrangement. Macroscopic scaffolds can be prepared by incubating self- assembling peptides and living cells in an aqueous solution under conditions suitable for self- assembly . The invention also includes a method of tissue regeneration, wherein the method comprises administering to a mammal a macroscopic scaffold comprising a self- assembling peptide of the invention, wherein the peptide is β-sheet macroscopic Self- organized into a skeleton, the macroscopic skeleton envelops living cells, and the cells are present in the macroscopic skeleton in a three-dimensional arrangement. The wrapped cells are present in a macroscopic skeleton in a three-dimensional arrangement. In some embodiments, the methods are used for the treatment or prevention of cartilage defects, connective tissue defects, neural tissue defects, epithelial lining defects, endothelium lining defects or arthritis. The macroscopic skeleton can be administered orally, transdermally, intramuscularly, intravenously, subcutaneously or in any other suitable manner. In another aspect, the present invention is the addition of macroscopic film formed by self-assembly in aqueous solution of the self-assembling peptides of (a) the present invention, the cell culture medium containing the cells, thereby A method for cell culture in vitro comprising the steps of forming a membrane / culture mixture; and (b) maintaining the mixture under conditions sufficient for cell growth.

巨視的な膜は、βアミロイドタンパク質の凝集体および凝集したスクレイピータンパク質を含むが限定されない、極端な不溶性およびタンパク質分解性消化に対する耐性などの通常にない性質を有する生物学的タンパク質構造の性質を調査するためのモデル系としても使用され得る。本発明はまた、自己組織化ペプチドを含む構造体を用いた神経の再生のための方法を包含する。例えば、神経再生は、自己組織化したナノ構造を、それらの標的に対する正確な経路に沿って移植することにより促進され、誘導され得る。 Macroscopic membranes investigate the nature of biological protein structures with unusual properties such as resistance to extreme insolubility and proteolytic digestion, including but not limited to aggregates of β-amyloid protein and aggregated scrapie protein It can also be used as a model system for The present invention also includes a method for nerve regeneration using a structure containing a self- assembling peptide. For example, nerve regeneration can be facilitated and induced by implanting self- assembled nanostructures along the exact pathway to their target.

本明細書に記載のペプチドヒドロゲル(例えば、配列VEVK(配列番号:1)を含む改変自己組織化ペプチドおよび/または非改変自己組織化ペプチド)は、細胞および組織の培養に使用され得る。かかる方法は、米国特許出願公開第2009/0162437A1号に詳細に記載される。一態様において、細胞および組織は、ヒドロゲル構造の表面上で培養され得る。別の態様において、細胞はまた、ヒドロゲル中に包まれ得る。ペプチド構造体中に細胞を包むために、ペプチドおよび生細胞を、細胞生存能力を支持するのに適切な濃度で等浸透圧性溶質を有する水溶液中で、ペプチドが実質的に自己組織化しない条件下でインキュベートし得る。本発明のある態様において、該溶液は、10、5、1または0.1mM未満の濃度の一価のカチオンを含むか、または実質的に一価のカチオンを含まない。該溶液はまた、10、5、1または0.1mM未満の他のイオン種、例えば他のカチオンまたはアニオンを含み得るか、または実質的に該他のイオン種を含み得ない。ペプチドの巨視的構造体への自己組織化を開始させるために、該溶液に充分なイオン(例えば一価のカチオン)が添加されて、それにより細胞は、巨視的構造体の形成により包まれる。包まれた細胞は、三次元配置で巨視的構造体中に存在する。溶液は、巨視的構造体の所望の体積または形状を確立するための大きさにされた前もって形が決められた型に含まれ得る。自己組織化は、また、pHの変化(例えば、低いpHから高いpHへの上昇)により影響を受け得る。 Peptide hydrogel as described herein (e.g., SEQ VEVK (SEQ ID NO: 1) modified self-assembling peptides and / or unmodified self-assembling peptide comprising the) may be used in the culture of cells and tissues. Such a method is described in detail in US Patent Application Publication No. 2009 / 0162437A1. In one aspect, cells and tissues can be cultured on the surface of the hydrogel structure. In another embodiment, the cells can also be encapsulated in a hydrogel. To encapsulate the cells in the peptide structure, the peptide and living cells are placed in an aqueous solution having an isotonic solute at an appropriate concentration to support cell viability, under conditions that do not substantially self- assemble the peptide. Can be incubated. In certain embodiments of the invention, the solution contains monovalent cations at a concentration of less than 10, 5, 1 or 0.1 mM, or is substantially free of monovalent cations. The solution may also contain other ionic species less than 10, 5, 1 or 0.1 mM, such as other cations or anions, or may be substantially free of the other ionic species. Sufficient ions (eg, monovalent cations) are added to the solution to initiate self- assembly of the peptide into the macroscopic structure, thereby enclosing the cells by formation of the macroscopic structure. The wrapped cells are present in the macroscopic structure in a three-dimensional arrangement. The solution can be contained in a pre-shaped mold that is sized to establish the desired volume or shape of the macroscopic structure. Self- assembly can also be affected by changes in pH (eg, increasing from a low pH to a high pH).

細胞および生物活性分子などの薬剤(例えば分化誘導剤、増殖剤)、治療化合物はまた、自己組織化前にペプチド溶液に導入され得る。次いで自己組織化プロセスは、細胞または分子を包む構造体を形成する。構造体中の細胞または分子の均一な分布を達成するために、自己組織化の開始前に溶液を徹底的に混合することが望ましくあり得る。自己組織化の開始または加速を回避するために、細胞または薬剤とペプチド溶液を合わせてすぐに、実質的にイオンを含まないかまたは低い濃度のイオンのみを含む溶液中で細胞または薬剤を維持することが望ましくあり得る。この場合、好ましくは、細胞は、ペプチド溶液と合わせる前に、スクロースなどの等浸透圧溶質中に維持される。ペプチド自体は、細胞(例えば細胞ペレット)または薬剤が添加される等浸透圧性溶液に溶解され得る。得られた組成物は混合されて、より均一な細胞および/または薬剤の分布を達成し得、次いで該組成物は、イオンに暴露される(例えば、イオンが組成物に添加されるか、または組成物がイオンを含む溶液と混合される)。 Agents such as cells and bioactive molecules (eg differentiation inducers, proliferators), therapeutic compounds can also be introduced into the peptide solution prior to self- assembly . The self- assembly process then forms a structure that encloses the cell or molecule. In order to achieve a uniform distribution of cells or molecules in the structure, it may be desirable to thoroughly mix the solution before the onset of self- assembly . To avoid initiating or accelerating self- assembly, the cells or drug and peptide solution are combined and immediately maintained in a solution that is substantially free of ions or only contains a low concentration of ions. It may be desirable. In this case, preferably, the cells, prior to combining with the peptide solution, is maintained in isotonic solutes such as sucrose. The peptides themselves can be dissolved in cells (eg, cell pellets) or isotonic solutions to which drugs are added. The resulting composition can be mixed to achieve a more uniform cell and / or drug distribution, and then the composition is exposed to ions (e.g., ions are added to the composition, or The composition is mixed with a solution containing ions).

細胞は、組織培養皿もしくはスライドガラス、または例えば、コラーゲン、マトリゲル(Matrigel)などの生物由来の物質でコートされた組織培養皿もしくはスライドガラスなどの従来の基板上で細胞が培養されるのと同様の様式で、ペプチドヒドロゲル構造体の表面上で培養され得る。一般的に、細胞は任意の望ましいコンフルエンスの程度で培養され得る。包まれる場合、細胞は、好ましくは、三次元配置で巨視的構造体内に存在する。培養の条件は、好ましくは、生理学的条件の近くにあるべきである。例えば、培養培地のpHは、好ましくは、生理学的pHの近くにあるべきであり、好ましくはpH6〜8、例えば約pH7〜7.8、特にpH7.4である。生理学的温度は、約30℃〜40℃の範囲である。   Cells are cultured on tissue culture dishes or glass slides, or on conventional substrates such as tissue culture dishes or glass slides coated with biological materials such as collagen, Matrigel, etc. Can be cultured on the surface of the peptide hydrogel structure. In general, the cells can be cultured at any desired degree of confluence. When encased, the cells are preferably present in the macroscopic structure in a three-dimensional arrangement. The culture conditions should preferably be close to physiological conditions. For example, the pH of the culture medium should preferably be close to physiological pH, preferably pH 6-8, such as about pH 7-7.8, especially pH 7.4. Physiological temperatures range from about 30 ° C to 40 ° C.

細胞は、所望の細胞数および細胞密度、細胞の増殖速度、ならびに所望の細胞のリプログラミングが起こるのに要する時間に応じて、任意の適切な時間、ペプチド構造体上またはペプチド構造体内で培養され得る。これらのパラメーターは、特定の細胞および本発明が使用される目的に応じて変化する。当業者は、細胞を該構造体上または該構造体中の培養において維持するための最適な時間を決定するために、これらのパラメーターを変化させ得、そうすることの効果を観察し得る。本発明のある態様において、細胞は、約3日間、7日間、14日間、21日間、28日間、56日間または90日間培養される。   Cells are cultured on or within the peptide structure for any suitable time, depending on the desired cell number and density, the growth rate of the cells, and the time required for the desired cell reprogramming to occur. obtain. These parameters will vary depending on the particular cell and the purpose for which the invention is used. One skilled in the art can vary these parameters and observe the effect of doing so to determine the optimal time to maintain cells on or in culture in the structure. In certain embodiments of the invention, the cells are cultured for about 3 days, 7 days, 14 days, 21 days, 28 days, 56 days or 90 days.

いくつかの局面において、(表面上で培養されるかまたは包まれるかのいずれかの)細胞の少なくとも40、50、60、70、80、90または95%は、巨視的な骨格の形成後、1、2、4、6またはそれ以上の週、生存可能である。別の態様において、細胞の少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%または90%は、巨視的な骨格の形成後、1日または1週間生存可能である。   In some aspects, at least 40, 50, 60, 70, 80, 90, or 95% of the cells (either cultured or encapsulated on the surface), after formation of the macroscopic skeleton, Viable for 1, 2, 4, 6 or more weeks. In another embodiment, at least 50%, at least 60%, at least 70%, at least 80% or 90% of the cells are viable for 1 day or 1 week after formation of the macroscopic skeleton.

一般的に、血管内皮細胞およびその前駆細胞、骨髄細胞、骨膜細胞、軟骨膜細胞、線維芽細胞、骨格筋芽細胞または骨格筋細胞、神経細胞、海馬細胞、上皮細胞、非血管内皮細胞または平滑筋細胞、ケラチノサイト、基底細胞、棘状細胞(spinous cell)、顆粒細胞、胚性幹細胞、肺細胞、免疫系細胞、卵巣細胞、膵臓細胞、頚部細胞、肝臓細胞、包皮細胞または歯周靭帯線維芽細胞を含むが限定されない任意の細胞型が、本発明に従って培養され得るかおよび/または包まれ得る。該細胞は、胚性、胎児性、または成体性の幹細胞、例えば前述の細胞型のいずれかへの分化が誘導され得る幹細胞を含み得る。ある局面において、該細胞は、歯周靭帯線維芽細胞である。   Generally, vascular endothelial cells and their precursor cells, bone marrow cells, periosteum cells, perichondrial cells, fibroblasts, skeletal myoblasts or skeletal muscle cells, neurons, hippocampal cells, epithelial cells, non-vascular endothelial cells or smooth Muscle cells, keratinocytes, basal cells, spinous cells, granule cells, embryonic stem cells, lung cells, immune system cells, ovarian cells, pancreatic cells, cervical cells, liver cells, foreskin cells or periodontal ligament fibroblasts Any cell type, including but not limited to cells, can be cultured and / or enveloped according to the present invention. The cells can include embryonic, fetal, or adult stem cells, eg, stem cells that can be induced to differentiate into any of the aforementioned cell types. In certain aspects, the cell is a periodontal ligament fibroblast.

上述の自己組織化ペプチドはまた、標的組織中での創傷治癒、組織再生、歯周組織再生および/またはマトリックスメタロプロテアーゼ産生の増加に使用され得る。ペプチドヒドロゲル構造体の表面上で増殖するかまたはその中に包まれる細胞を任意に含むペプチドヒドロゲル構造体は、任意の適切な方法を使用して体内に移植され得る。非限定的な方法としては、外科的手法および/または注入による手法が挙げられる。経口、経皮、筋内、静脈内、皮下または非経口の経路を含むが限定されない投与経路が利用され得る。当業者は、適切な送達技術を容易に選択し得る。 The self- assembling peptides described above can also be used to increase wound healing, tissue regeneration, periodontal tissue regeneration and / or matrix metalloprotease production in the target tissue. Peptide hydrogel structures optionally comprising cells that grow on or encapsulated within the surface of the peptide hydrogel structure can be implanted into the body using any suitable method. Non-limiting methods include surgical procedures and / or injection procedures. Any route of administration may be utilized including but not limited to oral, transdermal, intramuscular, intravenous, subcutaneous or parenteral routes. One skilled in the art can readily select an appropriate delivery technique.

損傷の部位または組織損傷もしくは再生の部位(換言すると、組織再生を必要とする部位)に自己組織化ペプチドを投与するためにいくつかの異なる種類のデバイスが使用され得る。送達は、シリンジまたはカテーテルを使用して達成され得ることが理解される。本発明のいくつかの局面において、自己組織化ペプチドは、シリンジを使用して投与される。いくつかの態様において、溶液中のペプチドは、組織化しないかまたは最低限に組織化して(例えばそこでは溶液がゲルを形成しない)、患者に投与され、投与後に組織化が起こる。さらなる局面において、ペプチドは、インビトロで自己組織化し、組織化したマトリックスとして体内に導入される。かかる方法は、米国特許出願公開第2009/0162437号に詳細に記載される。あるさらなる態様において、本発明は、2つの区画を有するシリンジに関し、ここで、第1の区画は、自己組織化ペプチドを含む溶液を含み、第2の区画は、ゲル化液を含む。ゲル化液は、ペプチド溶液と合わされた場合、ヒドロゲルの形成を生じる液体である。例示的なゲル化液としては、例えば詳細に上述される一価のカチオンを含む液体が挙げられる。 Several different types of devices can be used to administer self- assembling peptides at the site of injury or at the site of tissue damage or regeneration (in other words, sites that require tissue regeneration). It will be appreciated that delivery can be accomplished using a syringe or catheter. In some aspects of the invention, the self- assembling peptide is administered using a syringe. In some embodiments, peptides in solution are not organized or minimally organized (eg, where the solution does not form a gel) and are administered to the patient, with organization occurring after administration. In a further aspect, the peptide is self- assembled in vitro and introduced into the body as an organized matrix. Such a method is described in detail in US Patent Application Publication No. 2009/0162437. In certain further embodiments, the invention relates to a syringe having two compartments, wherein the first compartment comprises a solution comprising a self- assembling peptide and the second compartment comprises a gelling solution. A gelling liquid is a liquid that, when combined with a peptide solution, results in the formation of a hydrogel. Exemplary gelling liquids include, for example, liquids containing monovalent cations described in detail above.

ある局面において、本発明は、本明細書に記載される自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、損傷した組織の再生を必要とする患者において損傷した組織を再生する方法である。当業者に理解されるように、いくつかの状態で組織が損傷し得、その結果、組織の再生が治療的に有用である。かかる状態としては、限定されないが、関節炎、種々の神経学的状態、神経内分泌障害、筋肉変性、筋腱欠損(muculotendenous failure)、加齢性変性、外傷、壊死、心臓障害および外科的切除が挙げられる。損傷した組織は、例えば骨格組織、骨、腱、結合組織または歯の組織であり得る。 In certain aspects, the present invention is a method of regenerating damaged tissue in a patient in need of regeneration of the damaged tissue, comprising administering a self- assembling peptide described herein. As will be appreciated by those skilled in the art, tissue can be damaged in several conditions, so that tissue regeneration is therapeutically useful. Such conditions include, but are not limited to, arthritis, various neurological conditions, neuroendocrine disorders, muscle degeneration, muculotendenous failure, age-related degeneration, trauma, necrosis, cardiac disorders and surgical resection. It is done. The damaged tissue can be, for example, skeletal tissue, bone, tendon, connective tissue or dental tissue.

いくつかの態様において、本発明は、歯周疾患を治療するおよび/または歯の組織を再生する方法である。ある態様において、歯の組織は、歯周靭帯組織である。例示的な歯周疾患は、歯周炎、歯肉炎、インプラント周囲炎(periimplantitis)およびインプラント周囲(peri-implant)粘膜炎である。歯周炎において、歯肉は歯から後退して、ポケットを形成し、そこが感染する。細菌性毒素および感染と戦う免疫系は実際に、歯を所定の場所で保持する骨および結合組織を傷害し始める。インプラント周囲炎は、アロプラスチック(alloplastic)物質の顎の骨への外科的な埋め込み後の合併症であり、骨に組み込まれた(osseointegrated)機能しているインプラントの周囲の組織を冒し、骨の支持の喪失をもたらす。ある態様において、治療有効量の自己組織化ペプチドが歯根膜に投与される。歯根膜(peridontium)および歯根膜を形づくる組織は、図1に図示される。歯根膜は、歯肉、歯周靭帯、セメント質および歯槽骨の4つの組織からなる。歯肉は、歯の一部および歯槽骨の一部を被覆する桃色の角質化粘膜である。歯周靭帯は、歯を歯槽骨に結合させる結合組織繊維の一群である。セメント質は、歯の低部を被覆する石灰化構造である。歯槽骨は、歯が埋まっている顎の骨(上顎骨および下顎骨)からの突起の一組である。歯周疾患が発症する領域は、歯と歯肉の間のポケットである歯肉溝である。 In some embodiments, the invention is a method of treating periodontal disease and / or regenerating tooth tissue. In certain embodiments, the tooth tissue is periodontal ligament tissue. Exemplary periodontal diseases are periodontitis, gingivitis, periimplantitis and peri-implant mucositis. In periodontitis, the gingiva recedes from the teeth and forms a pocket that is infected. The immune system fighting bacterial toxins and infections actually begins to injure the bones and connective tissues that hold the teeth in place. Peri-implantitis is a complication after surgical implantation of alloplastic material into the jaw bone, affecting the tissue surrounding the functional implant that is osseointegrated. Cause loss of support. In certain embodiments, a therapeutically effective amount of a self- assembling peptide is administered to the periodontal ligament. The periodontal ligament (peridontium) and the tissue that forms the periodontal ligament are illustrated in FIG. The periodontal ligament consists of four tissues: gingiva, periodontal ligament, cementum and alveolar bone. The gingiva is a pink keratinized mucosa that covers part of the tooth and part of the alveolar bone. Periodontal ligaments are a group of connective tissue fibers that connect teeth to alveolar bone. Cementum is a calcified structure that covers the lower part of the tooth. The alveolar bone is a set of protrusions from the jaw bones (maxilla and mandible) in which the teeth are embedded. The area where periodontal disease develops is the gingival crevice, which is a pocket between the tooth and the gingiva.

さらなる局面において、本発明は、本明細書に記載される自己組織化ペプチドを含む、歯周組織再生のための骨格である。組織再生および/または歯周組織再生の文脈において本明細書で使用する場合、骨格は、分解可能ヒドロゲルである。あるさらなる局面において、自己組織化ペプチドは、ラミニン細胞接着モチーフ、RGDペプチドおよびマトリックスメタロプロテアーゼ切断可能基質からなる群より選択される生物学的に活性なモチーフを含む。さらなる態様において、自己組織化ペプチドは、ラミニン細胞接着モチーフを含む。歯周組織工学における骨格の使用は、例えばMa et al. (2006) Scaffolding in tissue engineering. CRC Press Pp 438; Akman et al. (2010), J Biomed Mater Res 92(3): 953-62; Hollister (2005), Nature Mat. 4: 518-524において議論され、その内容は参照により本明細書に明示的に援用される。骨格は、例えば治療物質および/または生物学的に活性な物質を創傷へと送達するため、ならびに選択的なコロニー形成(colonization)および増殖を促進するためのビヒクルとして、組織体積を維持するために使用される。歯周疾患の治療の目標は、歯周靭帯の生成である。歯周疾患の治療のための従来の誘導された組織再生は、歯肉組織侵入(invasion)を機械的にブロックし(これは、歯根吸収と関連があると示される)、歯周靭帯線維芽細胞の結合を可能にする[28a]。本発明のいくつかの局面において、歯周組織再生のための骨格は、歯肉細胞侵入(invasion)を生物学的にブロックし、歯周靭帯の成長を促進させる。例えば、骨格がラミニン細胞接着モチーフを含む場合、歯周靭帯線維芽細胞は、該モチーフに接着し得るが、歯肉細胞は、歯周靭帯線維芽細胞よりも、該モチーフに結合する能力が低い[27a〜29a]。一態様において、本発明は、細胞をさらに含む組織再生のための骨格であり、ここで、該細胞は、歯周靭帯線維芽細胞である。さらに別の局面において、該骨格は、歯周靭帯線維芽細胞が接着し得る生物学的に活性なモチーフを含む自己組織化ペプチドを含む。 In a further aspect, the present invention is a skeleton for periodontal tissue regeneration comprising the self- assembling peptides described herein. As used herein in the context of tissue regeneration and / or periodontal tissue regeneration, the scaffold is a degradable hydrogel. In certain further aspects, the self- assembling peptide comprises a biologically active motif selected from the group consisting of a laminin cell adhesion motif, an RGD peptide, and a matrix metalloprotease cleavable substrate. In further embodiments, the self- assembling peptide comprises a laminin cell adhesion motif. The use of skeletons in periodontal tissue engineering is described, for example, by Ma et al. (2006) Scaffolding in tissue engineering. CRC Press Pp 438; Akman et al. (2010), J Biomed Mater Res 92 (3): 953-62; Hollister (2005), Nature Mat. 4: 518-524, the contents of which are expressly incorporated herein by reference. The skeleton, for example, to maintain tissue volume as a vehicle to deliver therapeutic and / or biologically active substances to the wound and to promote selective colonization and growth used. The goal of treating periodontal disease is the generation of periodontal ligaments. Traditional induced tissue regeneration for the treatment of periodontal disease mechanically blocks gingival tissue invasion (which is shown to be related to root resorption) and periodontal ligament fibroblasts [28a] which enables the combination of In some aspects of the invention, the skeleton for periodontal tissue regeneration biologically blocks gingival cell invasion and promotes periodontal ligament growth. For example, if the skeleton contains a laminin cell adhesion motif, periodontal ligament fibroblasts can adhere to the motif, but gingival cells are less capable of binding to the motif than periodontal ligament fibroblasts [ 27a-29a]. In one aspect, the present invention is a skeleton for tissue regeneration further comprising cells, wherein the cells are periodontal ligament fibroblasts. In yet another aspect, the scaffold includes a self- assembling peptide that includes a biologically active motif to which periodontal ligament fibroblasts can adhere.

さらなる態様において、本発明は、本明細書に記載される骨格を投与する工程を含む、歯周疾患を治療する方法である。本発明はさらに、本発明の骨格を投与する工程および固体生体材料をさらに投与する工程を含む、歯周疾患を治療する方法を包含する。ある局面において、固体生体材料は、骨伝達性(osteoconductive)である。当業者に理解されるように、固体生体材料は、カルシウムおよび/またはリンを含むが限定されない任意の適切な物質で作製され得る。例示的な物質は、カルシウム三リン酸およびヒドロキシアパタイト(hydroxylapatite)を含む。生体材料のさらなる例は、βリン酸三カルシウムで作製される。かかる生体材料は、例えばGEM 21S(登録商標)成長因子促進性マトリックスである。該生体材料は、例えば粉体の形態、塊の形態および/または顆粒を採り得る。さらなる局面において、固体生体材料は、約100〜約500ミクロンの直径を有する孔を含む。歯周疾患を治療する方法は、本明細書に記載される骨格および固体生体材料を投与する工程を含み、ならびに薬剤(例えば低分子およびペプチドなど)などのさらなる生物活性剤を投与する工程をさらに含む。いくつかの態様において、該薬剤は、組換えヒトタンパク質および/または成長因子を含む。さらなる態様において、該成長因子はヒト組換え成長因子タンパク質である。例示的な組換えヒトタンパク質は、組換えヒト血小板由来成長因子(rh-PDGF)、組換えヒト骨形成タンパク質-7(rh-BMP-7)および組換えヒト基底線維芽細胞成長因子(rh-bFGF)である。   In a further aspect, the invention is a method of treating periodontal disease comprising administering a skeleton as described herein. The present invention further includes a method of treating periodontal disease comprising the steps of administering a scaffold of the present invention and further administering a solid biomaterial. In certain aspects, the solid biomaterial is osteoconductive. As will be appreciated by those skilled in the art, the solid biomaterial can be made of any suitable material, including but not limited to calcium and / or phosphorus. Exemplary materials include calcium triphosphate and hydroxylapatite. A further example of a biomaterial is made with beta tricalcium phosphate. Such a biomaterial is, for example, a GEM 21S® growth factor promoting matrix. The biomaterial can take, for example, powder form, mass form and / or granules. In a further aspect, the solid biomaterial includes pores having a diameter of about 100 to about 500 microns. The method of treating periodontal disease comprises administering a scaffold and solid biomaterial as described herein, and further comprising administering additional bioactive agents such as drugs (e.g., small molecules and peptides). Including. In some embodiments, the agent comprises a recombinant human protein and / or growth factor. In a further embodiment, the growth factor is a human recombinant growth factor protein. Exemplary recombinant human proteins include recombinant human platelet derived growth factor (rh-PDGF), recombinant human bone morphogenetic protein-7 (rh-BMP-7) and recombinant human basal fibroblast growth factor (rh- bFGF).

さらなる局面において、本発明は、本明細書に記載の自己組織化ペプチドを投与する工程を含む、組織において細胞外マトリックスタンパク質産生を増加させる方法に関する。好ましい細胞外マトリックスタンパク質はコラーゲンである。 In a further aspect, the present invention relates to a method for increasing extracellular matrix protein production in a tissue comprising administering a self- assembling peptide described herein. A preferred extracellular matrix protein is collagen.

以下の実施例は、本発明をさらに例示するが、いかなる方法においても発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。   The following examples further illustrate the present invention but should not be construed as limiting the scope of the invention in any way.

例示
最近、RGDおよびラミニン細胞接着モチーフを含むいくつかのペプチド分子が、歯周靭帯線維芽細胞の活性を促進することが報告されている[27a]〜[29a]。RGD(Arg-Gly-Asp)は、細胞結合のための中心的な結合配列であることが周知であり、特にインテグリンと共に働く。ラミニンは、基底膜の主要な成分である。基底膜は、細胞を支持する構造成分として重要であるだけでなく、細胞に、細胞の機能を調節する有益な微小環境を与える。細胞接着は、細胞/物質相互作用の第1の段階であり、細胞が増殖、移動および分化する能力に影響を及ぼす。そのため、RGDおよびラミニン細胞接着モチーフにより機能化された完全に合成されたペプチド骨格は、歯周治療のための単純で、安全で、安価な物質として有望性を示す。
Exemplification Recently, several peptide molecules containing RGD and laminin cell adhesion motifs have been reported to promote the activity of periodontal ligament fibroblasts [27a]-[29a]. RGD (Arg-Gly-Asp) is well known to be a central binding sequence for cell binding, particularly working with integrins. Laminin is a major component of the basement membrane. The basement membrane is not only important as a structural component that supports the cell, but also provides the cell with a beneficial microenvironment that regulates cell function. Cell adhesion is the first stage of cell / material interactions and affects the ability of cells to grow, migrate and differentiate. Therefore, fully synthesized peptide scaffolds functionalized by RGD and laminin cell adhesion motifs show promise as simple, safe and inexpensive materials for periodontal treatment.

以下に記載される試験において、本発明者らは、2つの特製自己組織化ペプチド骨格PRGおよびPDSについて、インビトロで歯周靭帯線維芽細胞活性を試験した。PRGは、2ユニットRGD結合配列PRGDSGYRGDS(配列番号:15)への直接結合を介するペプチド骨格RADA16である。PDSは、ラミニン接着モチーフPDSGR(配列番号:4)への直接結合を介するRADA16である。そして、これらの骨格は、歯周靭帯線維芽細胞の細胞接着、増殖、移動および細胞外マトリックスタンパク質産生、特に歯周靭帯の主要な細胞外マトリックスタンパク質成分であるI型コラーゲンおよびIII型コラーゲンの産生を有意に促進する[30a]、[31a]。 In the tests described below, we tested periodontal ligament fibroblast activity in vitro on two custom- assembled peptide scaffolds PRG and PDS. PRG is a peptide backbone RADA16 via direct binding to the 2 unit RGD binding sequence PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: 15). PDS is RADA16 via direct binding to the laminin adhesion motif PDSGR (SEQ ID NO: 4). These skeletons are responsible for cell adhesion, proliferation, migration and extracellular matrix protein production of periodontal ligament fibroblasts, especially the production of type I and type III collagen, which are the major extracellular matrix protein components of periodontal ligament. Significantly promotes [30a], [31a].

自己組織化ペプチド骨格の形成およびその機械的な特性は、いくつかの要因により影響を受けることが知られており、その1つが疎水性の程度である[11b〜16b]。すなわち、イオン性相補的相互作用に加えて、疎水性残基Ala、Val、Ile、Leu、Tyr、Phe、Trp(または一文字コード、A、V、I、L、Y、F、W)の程度は、骨格の機械的な特性および骨格の自己組織化の速度に有意に影響を及ぼし得る。より高い疎水性は、自己組織化に必要なペプチドのより短い長さ、より簡単な骨格形成およびより良好な機械的特性に対応する。しかしながら、この特性は、細胞移動を必ずしも促進しないので、細胞接着を刺激するためにさらなる活性モチーフが必要となり得る。 The formation of the self- assembled peptide backbone and its mechanical properties are known to be affected by several factors, one of which is the degree of hydrophobicity [11b-16b]. That is, in addition to ionic complementary interactions, the degree of the hydrophobic residues Ala, Val, Ile, Leu, Tyr, Phe, Trp (or single letter codes A, V, I, L, Y, F, W) Can significantly affect the mechanical properties of the skeleton and the rate of skeleton self- assembly . The higher hydrophobicity corresponds to the shorter length of peptide required for self- assembly, easier backbone formation and better mechanical properties. However, this property does not necessarily promote cell migration, so additional active motifs may be required to stimulate cell adhesion.

細胞とマトリックスの間の接着は、細胞増殖に非常に重要である。細胞接着モチーフRGD(Arg-Gly-Asp)およびラミニン由来の細胞接着モチーフでのペプチド骨格の機能化は、細胞の増殖、移動および分化の増加に効果的であることが示されている[8b、9b]。最近、マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)の酵素切断に感受性のペプチドが、合成ポリマーおよびペプチド-両親媒性化合物に付加された17-24。MMPは、細胞外マトリックス成分を分解し、したがって、組織再生に重要な役割を果たすプロテアーゼのファミリーに属する。MMPは、マトリックス中に細胞が増殖および移動するための空間を作り、細胞外マトリックスリモデリングおよび組織成長を可能にする。細胞接着モチーフに加えて、自己組織化ペプチド骨格にMMP切断可能基質を組み込むことは、細胞および組織においてリモデリング活性を誘発するための動的機構を作り変える魅力的なストラテジーである。 The adhesion between the cells and the matrix is very important for cell growth. Functionalization of the peptide backbone with the cell adhesion motif RGD (Arg-Gly-Asp) and laminin derived cell adhesion motifs has been shown to be effective in increasing cell proliferation, migration and differentiation [8b, 9b]. Recently, peptides sensitive to enzymatic cleavage of matrix metalloproteinases (MMPs) have been added to synthetic polymers and peptide-amphiphiles 17-24 . MMPs belong to a family of proteases that degrade extracellular matrix components and thus play an important role in tissue regeneration. MMP creates space for cells to grow and migrate into the matrix, allowing extracellular matrix remodeling and tissue growth. In addition to cell adhesion motifs, incorporating MMP cleavable substrates into self- assembled peptide scaffolds is an attractive strategy that reshapes the dynamic mechanism for inducing remodeling activity in cells and tissues.

2つの自己組織化ペプチドVEVK9(Ac-VEVKVEVKV-CONH2)(配列番号:2)およびVEVK12(Ac-VEVKVEVKVEVK-CONH2)(配列番号:3)の設計、ならびに設計された2ユニットRGD結合配列(PRGDSGYRGDS(配列番号:15))またはラミニン由来の2つの細胞接着モチーフ(YIGSR(配列番号:5)、IKVAV(配列番号:6))の1つを、C末端に付加した伸長配列を合成することによるVEVK9の機能化が以下に記載される。設計された2ユニットRGD配列は、骨芽細胞および内皮細胞の成長に有効であることがこれまでに示されている[8b、25b]。自己組織化ペプチドVEVK9は、9個のみのアミノ酸残基を有し、その機能化されたペプチドは、16個のアミノ酸残基を有するRADA16-Iよりも短く、VEVK9は、同様の方法で細胞活性を促進する潜在能力を有する。本発明者らはまた、MMP-2切断可能配列を用いたVEVK9の機能化を報告する。本発明者らは、MMP-2切断可能配列(PVGLIG((配列番号:19))を自己組織化ペプチドVEVK9に挿入した。この配列は、最適なMMP基質についてコンビナトリアルペプチドライブラリーをスクリーニングすることにより選択された[26b]。この配列で機能化された自己組織化ペプチド骨格(RADA)3PVGLIG(RADA)3(配列番号:84)は、MMP-2により分解可能であることが示され、組織工学骨格としての使用に有望さを示す[19b]。 Design of two self- assembling peptides VEVK9 (Ac-VEVKVEVKV-CONH 2 ) (SEQ ID NO: 2) and VEVK12 (Ac-VEVKVEVKVEVK-CONH 2 ) (SEQ ID NO: 3), as well as a designed 2 unit RGD binding sequence ( Synthesizing an extension sequence with PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: 15)) or one of two laminin-derived cell adhesion motifs (YIGSR (SEQ ID NO: 5), IKVAV (SEQ ID NO: 6)) added to the C-terminus The functionalization of VEVK9 by is described below. Designed two-unit RGD sequences have been shown previously to be effective in osteoblast and endothelial cell growth [8b, 25b]. The self- assembling peptide VEVK9 has only 9 amino acid residues, and its functionalized peptide is shorter than RADA16-I, which has 16 amino acid residues, and VEVK9 is cell activity in a similar manner Has the potential to promote We also report the functionalization of VEVK9 using MMP-2 cleavable sequences. We inserted the MMP-2 cleavable sequence (PVGLIG ((SEQ ID NO: 19)) into the self- assembling peptide VEVK9, which was obtained by screening a combinatorial peptide library for the optimal MMP substrate. Selected [26b] Self- assembled peptide scaffold (RADA) 3 PVGLIG (RADA) 3 (SEQ ID NO: 84) functionalized with this sequence was shown to be degradable by MMP-2, Promising for use as an engineering skeleton [19b].

まとめると、本発明者らは、歯周組織再生のための機能的モチーフの潜在能力を試験した。本発明者らは、増殖、移動およびマトリックスタンパク質産生に対するこれらのモチーフの効果を、対照としての非機能化自己組織化ペプチド骨格RADA16、VEVK9、VEVK12と比較するために、ヒト一次歯周靭帯線維芽細胞(HPDLF)を使用した。 In summary, we tested the potential of functional motifs for periodontal tissue regeneration. We compared human primary periodontal ligament fibroblasts to compare the effects of these motifs on proliferation, migration and matrix protein production with the non-functionalized self- assembling peptide scaffolds RADA16, VEVK9, VEVK12 as controls. Cells (HPDLF) were used.

実施例1:ペプチド骨格上の歯周靭帯線維芽細胞の接着、移動およびマトリックスタンパク質産生
方法
ペプチド骨格;
1% RADA16溶液を、PuraMatrix(3DM Inc./BD Bioscience)として得た。VEVK9、VEVK12および機能化ペプチドは、CPC Scientific (San Jose, CA)から得て、1%(v/w)の終濃度で水に溶解した。次いで機能化ペプチド溶液を1% RADA16、VEVK9またはVEVK12溶液と、1:1の比で混合した。次いで、それぞれのペプチド溶液を細胞培養プレート挿入物(BD Bioscience, Bedford, MA)中に充填した。下記の培地を添加してヒドロゲル形成を誘導した。
Example 1: Periodontal ligament fibroblast adhesion, migration and matrix protein production method on peptide backbone peptide backbone;
A 1% RADA16 solution was obtained as PuraMatrix (3DM Inc./BD Bioscience). VEVK9, VEVK12 and functionalized peptides were obtained from CPC Scientific (San Jose, CA) and dissolved in water at a final concentration of 1% (v / w). The functionalized peptide solution was then mixed with a 1% RADA16, VEVK9 or VEVK12 solution in a 1: 1 ratio. Each peptide solution was then loaded into cell culture plate inserts (BD Bioscience, Bedford, MA). The following medium was added to induce hydrogel formation.



歯周靭帯線維芽細胞の細胞培養
単離された一次ヒト歯周靭帯線維芽細胞は、Lonza Inc. (HPDLF, Walkersville, MD)から市販されており、通常の細胞培養フラスコ上で、培養培地(SCGM, Walkersville, MD)中で常套的に増殖させた。細胞を、挿入物中のゲル上に2x104細胞で平板培養した。培養培地は3日ごとに交換した。さらなる成長因子は使用しなかった。
Cell culture of periodontal ligament fibroblasts Isolated primary human periodontal ligament fibroblasts are commercially available from Lonza Inc. (HPDLF, Walkersville, MD) and cultured on normal cell culture flasks ( (SCGM, Walkersville, MD). Cells were plated at 2 × 10 4 cells on a gel in the insert. The culture medium was changed every 3 days. No further growth factors were used.

蛍光顕微鏡検査
その後の実験で、ゲル上の細胞を4%パラホルムアルデヒドで15分間固定して、0.1% Triton X-100で、5分間、室温で浸透性にした(permeabilized)。F-アクチンおよび核をそれぞれ標識するために蛍光ローダミンファロイジンおよびSYTOX(登録商標)グリーン(Molecular Probes, Eugene, OR)を使用した。蛍光顕微鏡(Axiovert 25, ZEISS)またはレーザー共焦点走査型顕微鏡(Olympus FV300)を使用して画像を得た。
In subsequent experiments, cells on the gel were fixed with 4% paraformaldehyde for 15 minutes and permeabilized with 0.1% Triton X-100 for 5 minutes at room temperature. Fluorescent rhodamine phalloidin and SYTOX® green (Molecular Probes, Eugene, OR) were used to label F-actin and nuclei, respectively. Images were obtained using a fluorescence microscope (Axiovert 25, ZEISS) or a laser confocal scanning microscope (Olympus FV300).

I型コラーゲンおよびIII型コラーゲンの可視化のための蛍光免疫染色。
細胞の固定後、I型コラーゲンに対する一次抗体(5%抗I型コラーゲン、Millpore, MA)を添加して、37℃で40分間インキュベートし、次いで、1% BSAを有するPBSで6回洗浄した。二次抗体(0.5% Alexa fluor 488ヤギ抗ウサギIgG、Invitrogen)を添加して、37℃でさらに40分間インキュベートし、次いで同様に洗浄した。その後、III型コラーゲンに対する一次抗体(0.5%抗III型コラーゲン、Millpore, MA)を添加して、37℃で40分間インキュベートし、次いで洗浄した。最後に、二次抗体(0.5% Alexa fluor 594ヤギ抗マウスIgG、Invitrogen)を添加して、37℃でさらに40分間インキュベートした。対照として非特異的染色を、一次抗体を省略することにより、行なった。
Fluorescent immunostaining for visualization of type I and type III collagen.
After fixing the cells, a primary antibody against type I collagen (5% anti-type I collagen, Millpore, MA) was added and incubated at 37 ° C. for 40 minutes, then washed 6 times with PBS with 1% BSA. Secondary antibody (0.5% Alexa fluor 488 goat anti-rabbit IgG, Invitrogen) was added and incubated for an additional 40 minutes at 37 ° C. and then washed in the same manner. Thereafter, a primary antibody against type III collagen (0.5% anti-type III collagen, Millpore, MA) was added, incubated at 37 ° C. for 40 minutes, and then washed. Finally, a secondary antibody (0.5% Alexa fluor 594 goat anti-mouse IgG, Invitrogen) was added and incubated for an additional 40 minutes at 37 ° C. As a control, non-specific staining was performed by omitting the primary antibody.

結果および考察
細胞接着および細胞増殖
機能化ペプチド骨格は、RADA16、VEVK9またはVEVK12と比較して、より多くの細胞の接着および増殖を促進した(図2、3Aおよび3B)。本発明者らはまた、異なる混合比を試験した。PRG(1:9)は、PRG:RADA16 = 1:9の混合比を意味する。#は、p<0.01 t検定を意味する。
Results and Discussion Cell Adhesion and Cell Proliferation The functionalized peptide scaffold promoted more cell adhesion and proliferation compared to RADA16, VEVK9 or VEVK12 (FIGS. 2, 3A and 3B). We also tested different mixing ratios. PRG (1: 9) means a mixing ratio of PRG: RADA16 = 1: 9. # Means p <0.01 t test.

ペプチド骨格への細胞移動
機能化ペプチド骨格PRGおよびPDSは、RADA16と比較して、ペプチド骨格中へのより多くの細胞移動を促進した(図4)。
Cell migration into the peptide backbone The functionalized peptide backbones PRG and PDS promoted more cell migration into the peptide backbone compared to RADA16 (Figure 4).

マトリックスタンパク質産生
機能化ペプチド骨格PRGおよびPDSは、RADA16と比較して、より多くのI型コラーゲンおよびIII型コラーゲンを促進した(図5)。I型コラーゲンおよびIII型コラーゲンは、歯周靭帯の主要なマトリックスタンパク質であることが周知である。
Matrix protein production Functionalized peptide scaffolds PRG and PDS promoted more type I and type III collagen compared to RADA16 (FIG. 5). It is well known that type I collagen and type III collagen are the major matrix proteins of the periodontal ligament.

実施例2:ペプチド骨格の選択的細胞再生(歯周靭帯線維芽細胞と歯肉線維芽細胞の比較)
本発明者らは、2種類の歯周細胞である歯周靭帯線維芽細胞および歯肉線維芽細胞を使用して、機能的骨格の選択的な細胞再生特性を試験した。
Example 2: Selective cell regeneration of peptide backbone (comparison between periodontal ligament fibroblasts and gingival fibroblasts)
We tested the selective cell regenerative properties of the functional skeleton using two types of periodontal cells, periodontal ligament fibroblasts and gingival fibroblasts.

方法
歯肉線維芽細胞の細胞培養
ヒト歯肉線維芽細胞はATCCから市販されており(HGF-1)、通常の細胞培養フラスコ上、培養培地(DMEM+10%FBS)中で常套的に増殖させた。挿入物中のゲル上で、細胞を2x104細胞で平板培養した。培養培地は3日ごとに交換した。
Methods Cell culture of gingival fibroblasts Human gingival fibroblasts are commercially available from ATCC (HGF-1) and were routinely grown in culture medium (DMEM + 10% FBS) on normal cell culture flasks. . Cells were plated at 2 × 10 4 cells on the gel in the insert. The culture medium was changed every 3 days.

結果および考察
機能化ペプチド骨格PDSは、選択的な細胞の接着および移動を示した(図6)。骨格の表面上に広げた歯周靭帯線維芽細胞は、骨格中に移動した。比較すると、歯肉線維芽細胞は骨格に充分に接着せず、骨格内に全く移動しなかった。ペプチド骨格RADA16は、両方の線維芽細胞中で移動を示さなかった(示さず)。これらの結果は、該骨格は、歯周靭帯線維芽細胞が成長するための空間および好ましい隙間(niche)を提供し、歯周組織を再構築する良好な潜在能力を有し得、歯肉線維芽細胞による空間の再集合化(repopulation)を制限することを示唆する。機能化ペプチド骨格vPDS_9、vYIG_9およびvIKV_9はまた、選択的な細胞接着を示した(図7)。
Results and Discussion Functionalized peptide backbone PDS showed selective cell attachment and migration (Figure 6). Periodontal ligament fibroblasts spread on the surface of the skeleton migrated into the skeleton. In comparison, gingival fibroblasts did not adhere well to the skeleton and did not migrate into the skeleton at all. The peptide backbone RADA16 did not show migration in both fibroblasts (not shown). These results indicate that the skeleton provides space and favorable niche for the growth of periodontal ligament fibroblasts and has a good potential to reconstruct periodontal tissue, It suggests limiting the repopulation of space by cells. Functionalized peptide backbones vPDS_9, vYIG_9 and vIKV_9 also showed selective cell adhesion (FIG. 7).

実施例3:MMP分解可能モチーフで機能化されたペプチド骨格への歯周靭帯線維芽細胞の移動。
本発明者らは、歯周靭帯線維芽細胞の移動の効果によるMMP分解可能モチーフで機能化されたペプチド骨格の能力を潜在試験した。
Example 3: Migration of periodontal ligament fibroblasts into a peptide backbone functionalized with an MMP degradable motif.
We have implicitly tested the ability of peptide scaffolds functionalized with MMP degradable motifs by the effect of periodontal ligament fibroblast migration.

方法
ペプチド骨格
機能化ペプチドは、CPC Scientific (San Jose, CA)から得て、1%(v/w)の終濃度で同様に水に溶解した。次いで、機能化ペプチド溶液を1% VEVK9またはVEVK12溶液と混合した。それぞれのペプチド溶液を、細胞培養プレート挿入物(BD Bioscience, Bedford, MA)中に充填した。下記の培地を添加して、ヒドロゲル形成を誘導した。
Methods Peptide backbone Functionalized peptides were obtained from CPC Scientific (San Jose, CA) and similarly dissolved in water at a final concentration of 1% (v / w). The functionalized peptide solution was then mixed with 1% VEVK9 or VEVK12 solution. Each peptide solution was loaded into a cell culture plate insert (BD Bioscience, Bedford, MA). The following media was added to induce hydrogel formation.

結果
ペプチド骨格vPVG_vPRG_9、vPVG_vPRG_12は、骨格への有意な細胞移動を示した(図8)。これらの結果は、機能化ペプチド配列LのMMP切断部位PVGLIG(配列番号:19)は、歯周靭帯線維芽細胞に産生されたMMPにより切断され、次いで該線維芽細胞は骨格内に容易に移動し得たことを示唆する。
Results Peptide scaffolds vPVG_vPRG_9 and vPVG_vPRG_12 showed significant cell migration to the scaffold (FIG. 8). These results show that the MMP cleavage site PVGLIG (SEQ ID NO: 19) of the functionalized peptide sequence L is cleaved by MMP produced in periodontal ligament fibroblasts, which then move easily into the skeleton I suggest that I was able to.

考察
上述の実施例1〜3において、本発明者らは、歯周組織再生について、天然の細胞外マトリックスタンパク質と同様の性質を有する自己組織化ペプチド骨格の開発を記載した。例えば、2ユニットRGD結合配列PRGDSGYRGDS(配列番号:15)およびラミニン細胞接着モチーフPDSGR(配列番号:4)から2つの配列モチーフを選択した。2つのモチーフは、歯周靭帯線維芽細胞の3-D増殖および該線維芽細胞からのコラーゲン産生に効果的であるように思われた。特製ペプチド骨格PRGは、インテグリン受容体に対するRGD細胞結合モチーフを含む。PRGは、骨組織再生のために骨芽細胞活性および脈管形成のために内皮細胞活性を促進することが報告されている[10a]、[11a]。別の特製ペプチド骨格PDSは、ラミニンのPDSGR(配列番号:4)細胞接着モチーフを含む。歯周靭帯線維芽細胞は、RGDモチーフ、フィブロネクチンおよびラミニンに接着し、これらの細胞外マトリックスタンパク質への結合に関連するインテグリンサブユニットを発現したことが報告されている[27a]、[28a]。この試験において、本発明者らは、PRGおよびPDSが、歯周靭帯線維芽細胞活性を促進したことを示した。このことは、歯周靭帯線維芽細胞が、RGDモチーフまたはラミニンPDSGRの細胞接着モチーフについて、インテグリン受容体を介してそれぞれの骨格に結合した露出した接着モチーフを本当に認識したことを示唆する。これらのペプチドの表面に接着した歯周靭帯線維芽細胞は、骨格の内部の接着モチーフを同様に認識し、次いでこれらの骨格内に移動した。
Discussion In Examples 1-3 above, the inventors described the development of a self- assembling peptide scaffold that has similar properties to natural extracellular matrix proteins for periodontal tissue regeneration. For example, two sequence motifs were selected from the two unit RGD binding sequence PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: 15) and the laminin cell adhesion motif PDSGR (SEQ ID NO: 4). The two motifs appeared to be effective for 3-D proliferation of periodontal ligament fibroblasts and collagen production from the fibroblasts. The custom peptide backbone PRG contains an RGD cell binding motif for the integrin receptor. PRG has been reported to promote osteoblast activity for bone tissue regeneration and endothelial cell activity for angiogenesis [10a], [11a]. Another specialty peptide backbone PDS contains the laminin PDSGR (SEQ ID NO: 4) cell adhesion motif. Periodontal ligament fibroblasts have been reported to adhere to RGD motifs, fibronectin and laminin and express integrin subunits associated with their binding to extracellular matrix proteins [27a], [28a]. In this study, we showed that PRG and PDS promoted periodontal ligament fibroblast activity. This suggests that periodontal ligament fibroblasts really recognized the exposed adhesion motifs bound to their skeleton via integrin receptors for the RGD motif or laminin PDSGR cell adhesion motif. Periodontal ligament fibroblasts adhered to the surface of these peptides also recognized the adhesion motifs inside the skeleton in a similar manner and then migrated into these skeletons.

成長因子および機械的シグナルは、線維芽細胞の細胞外マトリックスタンパク質の産生を調節することが知られている[26a]、[31a]〜[38a]。余分な成長因子が添加されていないことを考慮すると、本発明者らの結果は、それぞれの異なるペプチド骨格からの生化学的かつおそらく機械的なシグナルが、細胞外マトリックスタンパク質の産生を誘導したことを示唆する。線維芽細胞は、機械的シグナルを、インテグリンを介して細胞外マトリックス産生の変化に翻訳することが以前に報告されている[39a]〜[41a]。これらは、マトリックス-インテグリン接触の伸長が、アクチンフィラメントを含む細胞骨格成分の再配列ならびにフォーカルアドヒージョンキナーゼ(FAK)およびSrcなどのキナーゼの補充による細胞骨格媒介性シグナルをもたらすことを示した。FAKおよびSrcの活性化はさらに、マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)シグナル伝達経路を活性化して、遺伝子転写を促進する。変更された遺伝子転写により翻訳改変および翻訳後修飾が生じ、細胞外マトリックスタンパク質が選択的に合成され分泌される。本発明者らの研究において、線維芽細胞のインテグリン-骨格PRGおよびPDSの細胞接着モチーフの間の相互作用により、上述の細胞内シグナル伝達経路が誘導され、次いで線維芽細胞がI型コラーゲンおよびIII型コラーゲンを合成および分泌すると思われる。一方で、ペプチド骨格RADA16は細胞接着モチーフを有さないので、歯周靭帯線維芽細胞は、異なる様式でペプチドに接着すると思われる。RADA16の荷電した残基と細胞表面成分の間の相互作用は、ペプチド骨格に対する非インテグリン媒介性細胞結合において役割を果たし[42a]、細胞は、添加された培養培地の血清由来または細胞により産生されたかいずれかのものであり得る接着タンパク質を介してペプチド骨格に接着する[43a]と推定される。歯周靭帯線維芽細胞は、インテグリン-骨格の細胞接着モチーフの間の相互作用なしで、ペプチド骨格RADA16に接着し、機能化ペプチド骨格PRGおよびPDSの場合と同様にはコラーゲンを産生しないと思われる。これらの結果は、インテグリンと相互作用する細胞接着モチーフによるペプチド骨格機能化は、線維芽細胞からのマトリックスタンパク質産生を刺激するのに有用であり得ることを示唆する。   Growth factors and mechanical signals are known to regulate the production of extracellular matrix proteins in fibroblasts [26a], [31a]-[38a]. Considering that no extra growth factors were added, our results show that biochemical and possibly mechanical signals from each different peptide backbone induced the production of extracellular matrix proteins. To suggest. Fibroblasts have previously been reported to translate mechanical signals through integrins into changes in extracellular matrix production [39a]-[41a]. These showed that extension of the matrix-integrin contact resulted in cytoskeletal-mediated signals by rearrangement of cytoskeletal components including actin filaments and recruitment of kinases such as focal adhesion kinase (FAK) and Src. Activation of FAK and Src further activates mitogen-activated protein kinase (MAPK) signaling pathway to promote gene transcription. Altered gene transcription results in translational and post-translational modifications that selectively synthesize and secrete extracellular matrix proteins. In our study, the interaction between fibroblast integrin-skeletal PRG and PDS cell adhesion motifs induces the intracellular signaling pathway described above, which then causes fibroblasts to undergo type I collagen and III Seems to synthesize and secrete type collagen. On the other hand, since the peptide backbone RADA16 does not have a cell adhesion motif, periodontal ligament fibroblasts appear to adhere to the peptide in a different manner. The interaction between charged residues of RADA16 and cell surface components plays a role in non-integrin-mediated cell binding to the peptide backbone [42a], and the cells are derived from or produced by serum in added culture media. [43a] is presumed to adhere to the peptide backbone via an adhesion protein that can be either Periodontal ligament fibroblasts appear to adhere to the peptide backbone RADA16 without interaction between the integrin-skeletal cell adhesion motif and produce no collagen as in the functionalized peptide backbones PRG and PDS . These results suggest that peptide backbone functionalization by cell adhesion motifs that interact with integrins may be useful for stimulating matrix protein production from fibroblasts.

VEVK9およびVEVK12は、ナノ繊維構造に自己組織化するアミノ酸VEVK(バリン-グルタミン酸-バリン-リジン)の単純な繰り返しユニットである。自己組織化ペプチドVEVK9は、細胞外マトリックスを模倣して、細胞維持および細胞培養中の機能を高めるために、RGD、ラミニン細胞接着モチーフまたはMMP切断可能モチーフのいずれかで機能化される。機能化ペプチドvPRG、vYIGおよびvIKVは、VEVK9配列、および固相合成を使用してC末端に付加されるさらなるモチーフにより合成された。1つのモチーフは、RGD配列の2つの繰り返し(PRGDSGYRGDS(配列番号:15))を含み、他のモチーフは、ラミニンの細胞接着モチーフ(YIGSR(配列番号:5)、IKVAV(配列番号:6))である。自己組織化モチーフVEVKVEVKV(配列番号:2)と機能性モチーフの間で、機能的ペプチドの可とう性を維持するための空間を空けるリンカーとしてグリシン残基が使用された。MMP-2切断可能モチーフ(PVGLIG(配列番号:11))は、2つのVEVKユニットの間に挿入された。RADA16-Iおよびその機能化ペプチドと比較すると、これらのペプチドは短い配列で、最大20アミノ酸(vPRG中)であり、経済的であると思われる。該ペプチドを10mg/ml(1%w/v)の濃度で水に可溶化した。ペプチドは容易に自己組織化して、柔らかいヒドロゲルを形成する。自己組織化ペプチドVEVK9またはVEVK12と混合することで、自己組織化およびゲル化が容易になった。タッピングモードAFMは、本発明者らがペプチドフィラメントを損傷することなく観察することを可能にするので、タッピングモードAFMを使用してナノ繊維の形成を分析した。機能化ペプチドvPRGおよびvPVGと混合した自己組織化ペプチドVEVK12およびVEVK9は、水溶液中でナノ繊維を形成した。 VEVK9 and VEVK12 are simple repeating units of the amino acid VEVK (valine-glutamic acid-valine-lysine) that self- assemble into nanofiber structures. The self- assembling peptide VEVK9 is functionalized with either RGD, laminin cell adhesion motif or MMP cleavable motif to mimic the extracellular matrix and enhance function during cell maintenance and cell culture. Functionalized peptides vPRG, vYIG and vIKV were synthesized with the VEVK9 sequence and additional motifs added to the C-terminus using solid phase synthesis. One motif contains two repeats of the RGD sequence (PRGDSGYRGDS (SEQ ID NO: 15)) and the other motifs are laminin cell adhesion motifs (YIGSR (SEQ ID NO: 5), IKVAV (SEQ ID NO: 6)) It is. A glycine residue was used as a linker between the self- organizing motif VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) and the functional motif to provide a space to maintain the flexibility of the functional peptide. The MMP-2 cleavable motif (PVGLIG (SEQ ID NO: 11)) was inserted between two VEVK units. Compared to RADA16-I and its functionalized peptides, these peptides are short sequences, up to 20 amino acids (in vPRG) and appear to be economical. The peptide was solubilized in water at a concentration of 10 mg / ml (1% w / v). Peptides readily self- assemble to form a soft hydrogel. Mixing with the self- assembling peptides VEVK9 or VEVK12 facilitated self- assembly and gelation. Tapping mode AFM allowed us to observe without damaging the peptide filaments, so tapping mode AFM was used to analyze nanofiber formation. Self-assembling peptides VEVK12 and VEVK9 mixed with functionalized peptide vPRG and vPVG formed a nanofiber in aqueous solution.

それぞれのペプチド骨格上の細胞接着を評価するために、同数の細胞をそれぞれの骨格上に播種し、3週間培養した。線維芽細胞は、vPRG、vYIGおよびvIKVで機能化されたペプチド骨格、特にvYIGおよびvIKVと混合されたVEVK9上で良好な接着および伸長を示した。対照的に、非機能化ペプチド骨格VEVK9およびVEVK12上では、細胞は散在し、丸い形態を有する。ここで試験した全ての機能化ペプチドは、特にVEVK9を用いて作製された骨格中で細胞増殖を有意に促進した。   In order to evaluate cell adhesion on each peptide scaffold, the same number of cells were seeded on each scaffold and cultured for 3 weeks. Fibroblasts showed good adhesion and elongation on peptide backbones functionalized with vPRG, vYIG and vIKV, especially on VEVK9 mixed with vYIG and vIKV. In contrast, on the non-functionalized peptide backbones VEVK9 and VEVK12, the cells are scattered and have a round morphology. All functionalized peptides tested here significantly promoted cell proliferation, especially in scaffolds made with VEVK9.

歯周靭帯線維芽細胞は、RGDモチーフ、フィブロネクチンおよびラミニンに結合し、これらの細胞外マトリックスタンパク質への結合と関連するインテグリンサブユニットを発現することが知られている[28b、29b]。したがって、ペプチド骨格中にこれらの細胞接着モチーフを含ませることにより、線維芽細胞のインテグリン受容体との相互作用を介した線維芽細胞の接着、増殖および3-D移動が促進されると思われる。興味深いことに、これらの結果は、自己組織化ペプチドVEVK9とVEVK12の間で機能化モチーフの効果の差を示した。ペプチド骨格VEVK9に含まれる機能化ペプチドモチーフは、細胞増殖についてVEVK12中のものよりも効果的である。骨格のナノ繊維中に物理的に組み込まれた機能的モチーフは、細胞増殖に影響を及ぼすことが報告されている8b。この研究において、機能化ペプチドは、自己組織化ペプチドVEVK9中に良好に組み込まれ、機能的モチーフと共にナノ繊維を形成すると思われる。 Periodontal ligament fibroblasts are known to bind RGD motifs, fibronectin and laminin and express integrin subunits associated with their binding to extracellular matrix proteins [28b, 29b]. Therefore, inclusion of these cell adhesion motifs in the peptide backbone would promote fibroblast adhesion, proliferation, and 3-D migration through interaction with fibroblast integrin receptors. . Interestingly, these results showed a difference in the effect of the functional motif between the self- assembling peptides VEVK9 and VEVK12. The functionalized peptide motif contained in the peptide backbone VEVK9 is more effective than that in VEVK12 for cell proliferation. Functional motifs physically incorporated into skeletal nanofibers have been reported to affect cell growth 8b . In this study, the functionalized peptide appears to be well integrated into the self- assembling peptide VEVK9 and form nanofibers with functional motifs.

本発明者らは以前、共焦点顕微鏡により得られた3-D画像収集物および3-D画像再構成を使用して、細胞は自発的に3D骨格中に移動することを示した[8b]。ペプチド骨格VEVK9、機能化ペプチドvPRGのみと混合したVEVK9、vPRGおよびvPVGと混合したVEVK9、vYIGおよびvPVGと混合したVEVK9、ならびにvIKVおよびvPVGと混合したVEVK9中の歯周靭帯線維芽細胞の再構成した画像。移動細胞は、共焦点画像化により明らかに識別可能であり、これらの骨格の特性の違いが見られた。わずかな数の線維芽細胞のみがVEVK9を有するペプチド骨格に接着し、これらは表面付近に残った。VEVK9と機能化ペプチドを混合したペプチド骨格において、多くの細胞が骨格の表面上および内部に見られた。さらに、本発明者らは、1日目に骨格の表面に最初に接着した線維芽細胞は、増殖し、自発的に骨格中に移動したことを示した。画像は、機能化ペプチドvPRGおよびvPVGの効果による線維芽細胞の増殖および移動の有意な増加を示す。骨格の表面上の線維芽細胞が骨格中に移動して、その活性の範囲を増大したようである。   We have previously shown that cells spontaneously migrate into the 3D scaffold using 3-D image collection and 3-D image reconstruction obtained by confocal microscopy [8b] . Reconstitution of periodontal ligament fibroblasts in peptide backbone VEVK9, VEVK9 mixed with functionalized peptide vPRG only, VEVK9 mixed with vPRG and vPVG, VEVK9 mixed with vYIG and vPVG, and VEVK9 mixed with vIKV and vPVG image. Migrating cells were clearly identifiable by confocal imaging, and differences in the characteristics of these skeletons were seen. Only a small number of fibroblasts adhered to the peptide backbone with VEVK9, which remained near the surface. In the peptide backbone mixed with VEVK9 and functionalized peptide, many cells were found on and inside the backbone. Furthermore, the inventors have shown that the fibroblasts that initially adhered to the surface of the skeleton on day 1 proliferated and spontaneously migrated into the skeleton. The images show a significant increase in fibroblast proliferation and migration due to the effects of functionalized peptides vPRG and vPVG. It appears that fibroblasts on the surface of the skeleton have migrated into the skeleton, increasing its range of activity.

歯周靭帯線維芽細胞は、分解のためにMMP-2を分泌し、かつ置換のために細胞外マトリックスタンパク質を合成することにより、歯周組織のリモデリングに大きく貢献することが知られている[30b]。また、MMPの制御は、インテグリン結合、例えば主要なRGD結合インテグリンであるαvβ3により起こることも知られている[31b]。これらは、線維芽細胞が、インテグリン受容体を介して骨格の露出したRGD接着モチーフを認識して、骨格に接着したことを示唆する。インテグリンとRGDモチーフの間の相互作用は、線維芽細胞によるMMP-2産生をもたらす。結果的に、線維芽細胞は骨格のより深くに移動し、骨格に組み込まれたMMP切断可能部位を切断した。興味深いことに、vPVGのみ(vPRGなし)と混合したVEVK9の場合、線維芽細胞は骨格の表面上で丸まり、VEVK9の場合と同様に増殖または骨格内へと移動しなかった。したがって、インテグリンと相互作用する細胞接着モチーフは、酵素的に分解可能な骨格内へのタンパク質分解性の細胞移動のための刺激因子として重要な役割を果たすと思われる[21b]。ラミニン細胞接着モチーフvYIGおよびvIKVで機能化された骨格の場合、線維芽細胞は同様の様式で骨格内に移動すると思われる。 Periodontal ligament fibroblasts are known to contribute significantly to remodeling of periodontal tissue by secreting MMP-2 for degradation and synthesizing extracellular matrix proteins for replacement [30b]. It is also known that MMP regulation occurs by integrin binding, such as α v β 3 , the major RGD binding integrin [31b]. These suggest that fibroblasts recognized the RGD adhesion motif exposed in the skeleton via integrin receptors and adhered to the skeleton. The interaction between the integrin and the RGD motif results in MMP-2 production by fibroblasts. As a result, fibroblasts migrated deeper into the scaffold and cleaved the MMP-cleavable sites incorporated into the scaffold. Interestingly, in the case of VEVK9 mixed with vPVG alone (no vPRG), fibroblasts curled up on the surface of the skeleton and did not proliferate or migrate into the skeleton as in VEVK9. Thus, cell adhesion motifs that interact with integrins appear to play an important role as stimulators for proteolytic cell migration into an enzymatically degradable scaffold [21b]. In the case of scaffolds functionalized with laminin cell adhesion motifs vYIG and vIKV, fibroblasts appear to migrate into the scaffold in a similar manner.

種々の機能化ペプチド骨格が開発されており、組織工学および再生医学について大きな可能性が示されている[7b、8b、25b]。これらのほとんどは、細胞外マトリックスタンパク質由来の細胞接着モチーフで機能化される。該モチーフは、細胞とマトリックスの間の最初の相互作用に寄与し、細胞増殖を促進する細胞接着は細胞の移動を含んだ。しかし、これらの機能化ペプチド骨格は酵素により分解可能でないので、細胞移動を促進するそれらの能力は制限される。非分解性骨格において、細胞は、骨格のナノ繊維の間の空間を何とか進むと思われる。アメーバ様の細胞移動はペプチド骨格の機械的特性に依存するので、細胞接着モチーフを使用するストラテジーは、細胞が通過し得る比較的大きな孔および柔らかいナノ繊維を有する骨格に限定される。対照的に、酵素により分解され得るペプチド骨格は、細胞移動を有意に増大させ得る。vPVGで機能化されたペプチド骨格は、酵素により分解可能であり、タンパク質分解性細胞移動を促進させると思われる。ここで試験されたMMP切断可能モチーフは、機械的特性を考慮することなく、ほとんどの自己組織化ペプチドの機能化に有用であり得る。また、様々な割合で細胞接着モチーフと合わされた場合、特定の用途に適切なペプチド骨格を設計することが可能である。例えば、これらのペプチド骨格は、困難な精製手順を必要とし、免疫原性および疾患の伝染の危険性を有するフィブリンまたはコラーゲンなどの天然に存在する細胞外マトリックス由来物質の代替物として有用であり得る。 Various functionalized peptide scaffolds have been developed and have shown great potential for tissue engineering and regenerative medicine [7b, 8b, 25b]. Most of these are functionalized with cell adhesion motifs derived from extracellular matrix proteins. The motif contributed to the initial interaction between cells and matrix, and cell adhesion that promoted cell proliferation involved cell migration. However, since these functionalized peptide backbones are not enzymatically degradable, their ability to promote cell migration is limited. In a non-degradable scaffold, cells appear to somehow navigate the space between the scaffold's nanofibers. Since amoeba-like cell migration depends on the mechanical properties of the peptide scaffold, strategies using cell adhesion motifs are limited to scaffolds with relatively large pores and soft nanofibers through which cells can pass. In contrast, a peptide backbone that can be enzymatically degraded can significantly increase cell migration. The peptide backbone functionalized with vPVG is degradable by enzymes and appears to promote proteolytic cell migration. The MMP cleavable motifs tested here can be useful for the functionalization of most self- assembling peptides without considering mechanical properties. Also, when combined with cell adhesion motifs in various proportions, it is possible to design a peptide backbone that is appropriate for a particular application. For example, these peptide backbones may be useful as replacements for naturally occurring extracellular matrix derived materials such as fibrin or collagen that require difficult purification procedures and have the risk of immunogenicity and disease transmission. .

本発明者らはここで、完全な特製ペプチド骨格は、歯周靭帯の増殖および移動を有意に促進させることを示した。このことは、これらの単純なモチーフが線維芽細胞の活性に劇的な影響を有し得るという重要な所見である。ペプチド骨格を作製することは、同様の細胞挙動を示す複雑で高価な可溶性因子を使用するよりもかなり容易で安価である。これらのペプチド骨格は、組織工学および再生医学、例えば歯周組織再構築のための骨格物質として、潜在的な価値を有する。   We have now shown that a complete customized peptide backbone significantly promotes periodontal ligament proliferation and migration. This is an important finding that these simple motifs can have dramatic effects on fibroblast activity. Creating a peptide backbone is much easier and cheaper than using complex and expensive soluble factors that exhibit similar cellular behavior. These peptide scaffolds have potential value as scaffold materials for tissue engineering and regenerative medicine, eg periodontal tissue reconstruction.

歯の器官を支持する歯根膜は、歯肉、歯周靭帯、セメント質および歯槽骨の4つの組織からなる。歯根膜の多様な組成は、硬い結合組織と柔らかい結合組織の相互作用のために、歯周の創傷治癒を、新しい歯周靭帯、セメント質および歯槽骨の細胞成分および細胞外成分を再形成し得る細胞による、歯根表面の選択的な再集合化を含む複雑なプロセスにしている[44a]。歯周組織再構築のための従来の方法は誘導(guided)組織再生であり、これは、上皮細胞および歯肉結合細胞による歯周欠損の再集合化を排除または制限し、歯周靭帯線維芽細胞、セメント芽細胞および骨芽細胞が選択的に移動、増殖および分化することを最大にするための空間および好ましい隙間を提供することにより誘導され得る。歯周組織再構築のためのこれらの骨格の臨床的な使用を考慮すると、該骨格は、選択的な細胞の再集合化を提供することを必要とする。ペプチド骨格PRGは、2ユニットのRGDを含む特製ペプチドの濃度を変化することにより骨芽細胞活性を制御し得ることが以前に報告されている[10a]。歯肉線維芽細胞と比較して、歯周靭帯線維芽細胞および骨芽細胞が良好に接着し得るラミニンは、特異的な細胞接着特性を有することも報告されている[27a]〜[29a]。これらのことは、ラミニン細胞接着モチーフを有するこれらのペプチド骨格PRGおよびPDSが、選択的な細胞再集合化特性を有する歯周組織充填剤として有用であり得ることを示唆する。   The periodontal ligament supporting the dental organ consists of four tissues: gingiva, periodontal ligament, cementum and alveolar bone. The various compositions of the periodontal ligament reshape the periodontal wound healing and the cellular and extracellular components of the new periodontal ligament, cementum and alveolar bone due to the interaction of hard and soft connective tissue It is a complex process that involves selective reassembly of the root surface by the cells it obtains [44a]. The traditional method for periodontal tissue reconstruction is guided tissue regeneration, which eliminates or limits the reassembly of periodontal defects by epithelial cells and gingival connective cells, and periodontal ligament fibroblasts It can be induced by providing space and favorable gaps to maximize the selective migration, proliferation and differentiation of cement blasts and osteoblasts. Given the clinical use of these skeletons for periodontal tissue reconstruction, the skeletons need to provide selective cellular reassembly. It has been previously reported that the peptide backbone PRG can control osteoblast activity by changing the concentration of a custom peptide containing 2 units of RGD [10a]. It has also been reported that laminin, to which periodontal ligament fibroblasts and osteoblasts adhere better than gingival fibroblasts, has specific cell adhesion properties [27a]-[29a]. These suggest that these peptide backbones PRG and PDS with laminin cell adhesion motif may be useful as periodontal tissue fillers with selective cell reassembly properties.

歯周組織再構築における成功裡な臨床使用のために、機能化ペプチド骨格は、選択的な細胞再集合化を可能にし、脈管形成を促進することが必要である。RGDで機能化されたペプチド骨格は、機能化ペプチドの濃度を変化させることにより骨芽細胞の活性を制御し得ることが以前に報告されている8。ラミニンは、歯肉線維芽細胞による接着よりも、歯周靭帯線維芽細胞および骨芽細胞による接着を好む特異的な細胞接着特性を有することも報告されている[28b、29b]。脈管形成のために、RGDで機能化された上述のペプチド骨格はまた、内皮細胞成長を促進することが示された[25b]。さらに、本実施例で試験された機能化ペプチドvPVGは、内皮細胞のタンパク質分解性移動に効果的であると思われる。自己組織化ペプチドの種々の機能化により、歯周組織再構築を含む多くの用途のための骨格物質の最適化が可能になる。 For successful clinical use in periodontal tissue reconstruction, functionalized peptide scaffolds are required to allow selective cell reassembly and promote angiogenesis. It has been previously reported that peptide backbones functionalized with RGD can control osteoblast activity by varying the concentration of the functionalized peptide 8 . Laminin has also been reported to have specific cell adhesion properties that favor adhesion by periodontal ligament fibroblasts and osteoblasts rather than adhesion by gingival fibroblasts [28b, 29b]. Due to angiogenesis, the above-described peptide backbone functionalized with RGD has also been shown to promote endothelial cell growth [25b]. Furthermore, the functionalized peptide vPVG tested in this example appears to be effective for proteolytic migration of endothelial cells. Various functionalizations of self- assembling peptides allow optimization of skeletal materials for many applications, including periodontal tissue reconstruction.

上述の研究において、特製機能化ペプチド骨格PRGおよびPDSは、細胞培養中の歯周靭帯線維芽細胞の増殖、移動ならびに細胞外マトリックスタンパク質I型コラーゲンおよびIII型コラーゲンの産生を有意に高めることが示されている。さらに、本発明者らは、自己組織化ペプチドVEVK9、VEVK12ならびに細胞接着モチーフおよびMMP切断可能部位で機能化された特製自己組織化ペプチド骨格を開発し、評価した。これらの機能化ペプチド骨格は、骨格の硬さに非依存的に、3D細胞培養における歯周靭帯線維芽細胞の増殖および移動を有意に高めることが示されている。したがって、本明細書に記載される特製骨格は、組織の作り変えおよび再生医学において広く有用である。 In the above studies, specially-functionalized peptide scaffolds PRG and PDS have been shown to significantly enhance periodontal ligament fibroblast proliferation and migration in cell culture and production of extracellular matrix proteins type I and type III collagen. Has been. In addition, the inventors have developed and evaluated the self- assembling peptides VEVK9, VEVK12 and custom self- assembling peptide scaffolds functionalized with cell adhesion motifs and MMP cleavable sites. These functionalized peptide scaffolds have been shown to significantly enhance periodontal ligament fibroblast proliferation and migration in 3D cell culture, independent of scaffold stiffness. Thus, the special scaffolds described herein are widely useful in tissue remodeling and regenerative medicine.













本発明は、その好ましい態様を参照して、具体的に示され、記載されているが、添付の特許請求の範囲に包含される発明の範囲を逸脱することなく、形態および詳細における種々の変更が、本発明になされ得ることが当業者に理解されよう。   While the invention has been particularly shown and described with reference to preferred embodiments thereof, various changes in form and detail may be made without departing from the scope of the invention as encompassed by the appended claims. However, it will be understood by those skilled in the art that the present invention can be made.

Claims (13)

アミノ酸配列VEVKGPVGLIGVEVK(配列番号:82)を含む、自己組織化ペプチド。   A self-assembling peptide comprising the amino acid sequence VEVKGPVGLIGVEVK (SEQ ID NO: 82). アミノ酸配列VEVKGPVGLIGVEVK(配列番号:82)からなる、請求項記載のペプチド。 Amino acid sequence VEVKGPVGLIGVEVK (SEQ ID NO: 82) consisting of, according to claim 1, wherein the peptide. 請求項記載の自己組織化ペプチドを含んでなる、患者において歯の組織を再生するための医薬組成物。 A pharmaceutical composition for regenerating dental tissue in a patient, comprising the self-assembling peptide according to claim 1 . 該歯の組織が、歯周靭帯組織である、請求項記載の医薬組成物。 The pharmaceutical composition according to claim 3 , wherein the tooth tissue is periodontal ligament tissue. 請求項記載の自己組織化ペプチドを含んでなる、患者において歯周疾患を治療するための医薬組成物。 A pharmaceutical composition for treating periodontal disease in a patient, comprising the self-assembling peptide according to claim 1 . 請求項記載の自己組織化ペプチドを含んでなる、歯周組織再生のための骨格。 A skeleton for periodontal tissue regeneration comprising the self-assembling peptide according to claim 1 . アミノ酸配列VEVKGPVGLIGVEVK(配列番号:82)からなる、請求項記載の骨格。 The skeleton according to claim 6 , comprising the amino acid sequence VEVKGPVGLIGVEVK (SEQ ID NO: 82). 請求項記載の骨格および固体の生体材料を含んでなる、患者において歯周疾患を治療するための医薬組成物。 A pharmaceutical composition for treating periodontal disease in a patient, comprising the skeleton of claim 6 and a solid biomaterial. 該生体材料が、カルシウム、リンまたはそれらの組み合わせを含む、請求項記載の医薬組成物。 The pharmaceutical composition according to claim 8 , wherein the biomaterial comprises calcium, phosphorus or a combination thereof. 該生体材料が、約100ミクロン〜約500ミクロンの直径を有する孔を含む、請求項記載の医薬組成物。 9. The pharmaceutical composition of claim 8 , wherein the biomaterial comprises pores having a diameter of about 100 microns to about 500 microns. 2つの区画を有するシリンジであって、第1の区画は、ペプチド溶液を含み、第2の区画は、ゲル化液(gelation fluid)を含み、該ペプチド溶液は、請求項記載の自己組織化ペプチドを含む水溶液である、シリンジ。 A syringe having two compartments, wherein the first compartment comprises a peptide solution, the second compartment comprises a gelation fluid, the peptide solution comprising the self-assembly of claim 1 . A syringe, which is an aqueous solution containing a peptide. 複数の自己組織化ペプチドを含む巨視的骨格(macroscopic scaffold)であって、該ペプチドは、アミノ酸配列VEVKGPVGLIGVEVK(配列番号:82)を含む、巨視的骨格。   A macroscopic scaffold comprising a plurality of self-assembling peptides, wherein the peptide comprises the amino acid sequence VEVKGPVGLIGEVEVK (SEQ ID NO: 82). アミノ酸配列VEVKVEVKV(配列番号:2)またはVEVKVEVKVEVK(配列番号:3)を含む自己組織化ペプチドをさらに含む、請求項12記載の巨視的骨格。
13. The macroskeleton of claim 12 , further comprising a self-assembling peptide comprising the amino acid sequence VEVKVEVKV (SEQ ID NO: 2) or VEVKVEVKVEVK (SEQ ID NO: 3).
JP2013520692A 2010-07-16 2010-07-16 Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof Expired - Fee Related JP5855651B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2010/042257 WO2012008967A1 (en) 2010-07-16 2010-07-16 Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2013533271A JP2013533271A (en) 2013-08-22
JP2013533271A5 JP2013533271A5 (en) 2015-04-16
JP5855651B2 true JP5855651B2 (en) 2016-02-09

Family

ID=45469735

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013520692A Expired - Fee Related JP5855651B2 (en) 2010-07-16 2010-07-16 Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP5855651B2 (en)
WO (1) WO2012008967A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714801B1 (en) * 1999-02-18 2007-05-04 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드 Method and apparatus for controlling polymerized teos build-up in vacuum pump lines

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102170919A (en) 2008-10-06 2011-08-31 三维肽胶株式会社 Tissue plug
CN103288929A (en) * 2012-03-01 2013-09-11 上海中医药大学 Nanometer biological material capable of promoting survival and differentiation of transplanted stem cells
JP6389170B2 (en) 2012-07-06 2018-09-12 スリーディー マトリックス, エルティーディー3−D Matrix, Ltd. Fill-finish process for peptide solutions
JPWO2014065017A1 (en) * 2012-10-26 2016-09-08 株式会社ジェイ・エム・エス Artificial blood vessel and method for producing artificial blood vessel
US9241891B2 (en) 2012-10-30 2016-01-26 The Procter & Gamble Company Personal care compositions comprising self-assembling peptides
KR20190102101A (en) * 2013-03-06 2019-09-02 가부시끼가이샤 쓰리디 매트릭스 Surgical methods employing purified amphiphilic peptide compositions
JP6857857B2 (en) * 2013-04-30 2021-04-14 国立大学法人九州工業大学 Peptides and their self-assembly methods, their aggregates, cell culture substrates using them, and methods for producing cell sheets.
JP6684719B2 (en) 2014-03-10 2020-04-22 株式会社スリー・ディー・マトリックス Sterilization and filtration of peptide compositions
ES2711728T3 (en) 2014-03-10 2019-05-07 3 D Matrix Ltd Compositions of self-assembly peptides
MX2016016832A (en) * 2014-06-20 2017-09-05 3-D Matrix Ltd Materials and methods for filling bone voids.
DE102015000363A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Emc Microcollections Gmbh New modular functionalizable peptide hydrogels
WO2017120092A1 (en) 2016-01-06 2017-07-13 3-D Matrix, Ltd. Combination compositions
WO2019117976A1 (en) 2017-12-17 2019-06-20 The United States Of America, As Represented By The Secretary, Department Of Health And Human Services Peptide hydrogels and use thereof
CN109136165A (en) * 2018-10-16 2019-01-04 罗忠礼 A kind of application that self-assembled short peptide is quickly repaired in skin histology wound

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004013161A2 (en) * 2002-08-06 2004-02-12 Epix Pharmaceuticals, Inc. Peptide aggregates
EP1636250B1 (en) * 2003-06-25 2016-01-06 Massachusetts Institute Of Technology Self-assembling peptides incorporating modifications and uses thereof
EP4023240A1 (en) * 2004-07-06 2022-07-06 3D Matrix, Inc. Purified amphiphilic peptide compositions and uses thereof
US20070148246A1 (en) * 2005-08-11 2007-06-28 Dan Luo Nucleic Acid-Based Matrixes
CA2629897A1 (en) * 2005-11-14 2007-05-24 Ud Technology Corporation Novel hydrogels and uses thereof
US8022178B2 (en) * 2006-09-26 2011-09-20 Massachusetts Institute Of Technology Modified self-assembling peptides
CA2680824C (en) * 2007-03-14 2018-06-26 Arch Therapeutics, Inc. Treatment of leaky or damaged tight junctions and enhancing extracellular matrix
JP5519121B2 (en) * 2008-06-02 2014-06-11 学校法人東日本学園 Novel RGD-containing peptide and dentin regenerating agent, bone regenerating agent, periodontal tissue regenerating agent

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714801B1 (en) * 1999-02-18 2007-05-04 엠케이에스 인스트루먼츠 인코포레이티드 Method and apparatus for controlling polymerized teos build-up in vacuum pump lines

Also Published As

Publication number Publication date
JP2013533271A (en) 2013-08-22
WO2012008967A1 (en) 2012-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5855651B2 (en) Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof
US9481713B2 (en) Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof
JP2013533271A5 (en) Self-assembling peptides incorporating modifications and methods of use thereof
Chang et al. Injectable scaffolds: Preparation and application in dental and craniofacial regeneration
US8022178B2 (en) Modified self-assembling peptides
JP5298283B2 (en) Bone graft material and support on which type I collagen adhesion-inducing peptide is fixed
EP2446862B1 (en) Amphiphilic peptides and hydrogel matrices thereof for bone repair
JP5255274B2 (en) Purified amphiphilic peptide composition and use thereof
Li et al. Matrix stiffening by self-mineralizable guided bone regeneration
JP5433015B2 (en) Bioactive hydrogel
Alshehri et al. Scaffolds from self-assembling tetrapeptides support 3D spreading, osteogenic differentiation, and angiogenesis of mesenchymal stem cells
US20100317587A1 (en) Injectable bone regeneration gel containing bone formation enhancing peptide
US20140079753A1 (en) Bmp binding peptides
JP5339534B2 (en) Novel polypeptide and method for producing the same
WO2012158169A1 (en) Methods and compositions for tissue repair
Juanes‐Gusano et al. Self‐assembling systems comprising intrinsically disordered protein polymers like elastin‐like recombinamers
Zhou et al. Mimicking the composition and structure of the osteochondral tissue to fabricate a heterogeneous three-layer scaffold for the repair of osteochondral defects
JP5454980B2 (en) Mesenchymal cell growth promoter and skeletal biomaterial containing the same
Zhu et al. Biomimetic hydrogels as scaffolds for tissue-engineering applications
EP2569004A2 (en) Lactoferrin -based biomaterials for tissue regeneration and drug delivery
AU2011251991A1 (en) Lactoferrin -based biomaterials for tissue regeneration and drug delivery
US20230382976A1 (en) Aptamer assemblies for protein crosslinking
CA2843144A1 (en) Functionalized calcium phosphate artificial bone and joint compositions and methods of use and manufacture
Anderson Peptide-Based Self

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20140825

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20141121

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20141201

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20141216

A602 Written permission of extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602

Effective date: 20141224

A524 Written submission of copy of amendment under article 19 pct

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A524

Effective date: 20150224

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20150525

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150825

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20150828

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20150924

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20151124

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20151209

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5855651

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees