Sinteza, caracterizarea şi evaluarea potenţialului biomedical al peptidelor penetrante celular

Abstract

Introducere. Peptidele penetrante celular reprezintă un instrument esenţial în cercetarea moleculară, datorită capacităţii lor de a traversa membranele celulare şi de a transporta o varietate de molecule, precum medicamente sau acizi nucleici şi contribuie semnificativ la dezvoltarea terapiilor ţintite. Scop. Sinteza, purificarea şi caracterizarea unor peptide penetrante celular, cu structură optimizată şi potenţial antimicrobian demonstrat împotriva unor tulpini bacteriene relevante. Material şi metode. Sinteza peptide-lor a fost efectuată utilizând sintetizatorul automat Liberty Blue asistat de microunde, folosind tehnica SPPS (sinteză în fază solidă). Peptidele rezultate au fost purificate prin cro-matografie de lichide de înaltă performanţă si un detector DAD, iar identitatea acestora a fost determinată prin MAL-DI-TOF-MS. Rezultate. Au fost sintetizate 10 peptide noi, iar purificarea şi analiza acestora au fost realizate cu un HPLC cuplat cu un colector de fracţii, utilizând o coloană C3 şi o fază mobilă formată din apă şi acetonitril. Fracţiile obţinute au fost ulterior analizate cu MALDI-TOF-MS în mod de ioni pozitivi, utilizând acidul a-ciano-4-hidroxicinamic drept matrice. Peptidele obţinute prezintă un profil toxicologic favorabil, demonstrând o toxicitate redusă asupra celulelor normale umane. În paralel, aceste peptide au manifestat o activitate antimicrobiană puternică împotriva unui spectru larg de tulpini bacteriene Gram-pozitive şi Gram-negative. Concluzii. Aceste rezultate sugerează un potenţial semnificativ pentru dezvoltarea unor strategii terapeutice inovatoare, capabile să abordeze simultan provocările majore legate de infecţii bacteriene rezistente, livrarea ţintită de medicamente şi reducerea toxicităţii asupra celulelor sănătoase.

Introduction. Cell-penetrating peptides represent an essential tool in molecular research due to their ability to cross cellular membranes and transport a variety of molecular cargos such as drugs or nucleic acids, and can overcome cellular barriers and contribute significantly to the development of targeted therapies. Objective. To synthesize, purify, and characterize structurally optimized cell-penetrating peptides with demonstrated antimicrobial potential against relevant pathogen bacterial strains. Material and methods. Peptides were synthesized using an automated microwave-assisted synthesizer, based on solid-phase peptide synthesis (SPPS). The Results.ing peptides were purified by ultra-high-performance liquid chromatography (HPLC), and their identity was confirmed by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF-MS). Results. Ten novel peptides were synthesized. Their purification was performed using UHPLC equipped with a fraction collector, employing a C3 column and a mobile phase composed of water and acetonitrile. The collected fractions were analyzed by MALDI-TOF-MS in positive ion mode, using a-cyano-4-hydroxycinnamic acid as the matrix. The obtained peptides exhibited a favorable toxicological profile, demonstrating low toxicity toward normal human cells under in vitro conditions. In parallel, these peptides showed strong and consistent antimicrobial activity against a wide range of clinically relevant Gram-positive and Gram-negative bacterial strains. Conclusion. These Results. suggest that cell-penetrating peptides have a significant potential for the development of innovative therapeutic strategies capable of simultaneously addressing major challenges such as resistant bacterial infections, targeted drug delivery, and reduced toxicity to healthy cells.