Poly(peptide) : Synthèse, structure et fonction des amphiphiles de polymères peptidiques et des polymères de type protéique

Conspectus

Dans ce compte rendu, nous décrivons l’organisation de peptides fonctionnels sous forme de chaînes latérales densément disposées sur des échafaudages polymères que nous présentons comme une nouvelle classe de matériaux appelés poly(peptide). Nous décrivons deux classes générales de poly(peptide) : (1) les amphiphiles de polymères peptidiques (PPA), qui consistent en des copolymères séquencés avec un groupement dense de peptides disposés comme les chaînes latérales du bloc hydrophile et reliés à un bloc hydrophobe qui conduit l’assemblage des micelles, et (2) les polymères de type protéique (PLP), dans lesquels les polymères peptidiques en brosse sont composés de monomères, chacun contenant une chaîne latérale peptidique. Les peptides organisés de cette manière confèrent aux polymères ou aux nanoparticules polymères une série de qualités fonctionnelles inhérentes à leur séquence spécifique. Par conséquent, des polymères ou des nanoparticules autrement dépourvus de bioactivité ou de réactivité aux stimuli, une fois liés à un peptide de choix, peuvent maintenant se lier à des protéines, pénétrer dans des cellules et des tissus, avoir des schémas de biodistribution contrôlés et commutables, et être des substrats d’enzymes (par exemple, pour des kinases, des phosphatases, des protéases). En effet, lorsque des substrats peptidiques sont incorporés, des transitions morphologiques d’origine cinétique ou thermodynamique peuvent être induites par voie enzymatique dans le matériau polymère. De manière synergique, le polymère impose des changements dans l’activité et la fonction du peptide en raison de l’emballage et de la contrainte du peptide. L’échafaudage peut protéger les peptides de la protéolyse, modifier le profil pharmacocinétique d’un peptide injecté par voie intraveineuse, augmenter l’absorption cellulaire d’un peptide thérapeutique autrement imperméable aux cellules, ou modifier entièrement l’activité du substrat peptidique. En outre, outre les peptides à séquence contrôlée (générés par synthèse en phase solide), le polymère peut porter ses propres informations dépendant de la séquence, notamment grâce à des stratégies de polymérisation vivante permettant des blocs bien définis et des marqueurs terminaux (par exemple, des colorants, des agents de contraste, des parties chargées). Ainsi, les deux éléments, le peptide et le polymère, coopèrent pour produire des matériaux ayant une fonction et des propriétés uniques, bien distinctes les unes des autres. Nous décrivons ici le développement de stratégies de synthèse permettant d’accéder à ces classes de biomolécules conjuguées à des polymères. Nous discutons de l’utilité des matériaux à base de poly(peptides) dans une série d’applications biomédicales, y compris l’imagerie de tissus malades (infarctus du myocarde et cancer), l’administration de médicaments à petites molécules aux tumeurs avec une grande spécificité, la perméabilité cellulaire de peptides autrement imperméables, la protection de peptides bioactifs contre la protéolyse dans des conditions difficiles (par exemple, l’acide gastrique et le sang entier), et le transport de protéines dans des types de cellules traditionnellement difficiles à transfecter, y compris les cellules souches. Les matériaux poly(peptides) offrent de nouvelles propriétés tant aux peptides constitutifs qu’aux polymères, qui peuvent être réglées par la conception de la séquence oligopeptidique, le degré de polymérisation, la disposition des peptides sur le squelette du polymère et la chimie du squelette du polymère. Ces propriétés établissent que cette approche est précieuse pour le développement de peptides en tant que médicaments et matériaux dans une série de contextes.