Los péptidos que penetran las células ( CPP ) son péptidos cortos que facilitan la ingesta celular y la absorción de moléculas que van desde partículas nanométricas hasta pequeños compuestos químicos y grandes fragmentos de ADN . La "carga" está asociada con los péptidos ya sea mediante enlaces químicos mediante enlaces covalentes o mediante interacciones no covalentes . [1]
Los CPP entregan la carga a las células, comúnmente mediante endocitosis , para su uso en investigación y medicina. El uso actual está limitado por una falta de especificidad celular en la entrega de carga mediada por CPP y una comprensión insuficiente de los modos de su absorción. Otros mecanismos de administración que se han desarrollado incluyen CellSqueeze y electroporación . [ cita necesaria ]
Los CPP suelen tener una composición de aminoácidos que contiene una alta abundancia relativa de aminoácidos cargados positivamente, como lisina o arginina , o tiene secuencias que contienen un patrón alterno de aminoácidos cargados polares y aminoácidos hidrofóbicos no polares . [2] Estos dos tipos de estructuras se denominan policatiónicas o anfipáticas , respectivamente. Una tercera clase de CPP son los péptidos hidrofóbicos, que contienen sólo residuos apolares con baja carga neta o grupos de aminoácidos hidrofóbicos que son cruciales para la absorción celular. [3] [4]
El activador transcripcional transactivante (TAT), del virus de la inmunodeficiencia humana 1 (VIH-1), fue el primer CPP descubierto. En 1988, dos laboratorios descubrieron de forma independiente que numerosos tipos de células en cultivo podían absorber eficientemente TAT de los medios circundantes . [5] Desde entonces, el número de CPP conocidos se ha ampliado considerablemente y se han generado análogos sintéticos de moléculas pequeñas con propiedades de transducción de proteínas más efectivas. [6]
Un descubrimiento reciente encontró que los Papillomaviridae , como el virus del papiloma humano , utilizan CPP para penetrar la membrana intracelular y desencadenar el tráfico retrógrado de la unidad viral hacia el núcleo. [7]
Los péptidos que penetran en las células tienen diferentes tamaños, secuencias de aminoácidos y cargas, pero todos los CPP tienen la capacidad de translocar la membrana plasmática y facilitar la entrega de diversas cargas moleculares al citoplasma o a un orgánulo . [1] No existe un consenso real que explique el mecanismo de translocación, pero los candidatos pueden clasificarse en tres mecanismos: penetración directa en la membrana, entrada mediada por endocitosis y translocación a través de una estructura transitoria. La transducción de CPP es un área de investigación en curso. [8] [9]
Los péptidos penetrantes en las células (CPP) pueden transportar diferentes tipos de moléculas de carga a través de la membrana plasmática; por tanto, actúan como vehículos de entrega molecular. Tienen numerosas aplicaciones en medicina como agentes de administración de fármacos en el tratamiento de diferentes enfermedades, incluido el cáncer y los inhibidores de virus, así como agentes de contraste para el marcado celular. Ejemplos de estos últimos incluyen actuar como portador de GFP , agentes de contraste para resonancia magnética o puntos cuánticos . [10]
La mayoría de las primeras investigaciones sugirieron que la translocación de CPP policatiónicos a través de membranas biológicas se producía mediante un proceso celular independiente de la energía. Se creía que la translocación podría progresar a 4 °C y muy probablemente implicaba una interacción electrostática directa con fosfolípidos cargados negativamente . Los investigadores propusieron varios modelos para intentar dilucidar el mecanismo biofísico de este proceso independiente de la energía. Aunque los CPP promueven efectos directos sobre las propiedades biofísicas de los sistemas de membrana puros, la identificación de artefactos de fijación cuando se utilizan CPP con sondas marcadas con fluorescencia provocó una reevaluación de los mecanismos de importación de CPP. [11] Estos estudios promovieron la endocitosis como vía de translocación. Se ha propuesto un ejemplo de penetración directa para TAT. El primer paso en este modelo propuesto es una interacción con la proteína de fusión desplegada (TAT) y la membrana a través de interacciones electrostáticas, que alteran la membrana lo suficiente como para permitir que la proteína de fusión cruce la membrana. Después de la internalización, la proteína de fusión se vuelve a plegar debido al sistema de chaperonas. Este mecanismo no fue acordado y se han sugerido otros mecanismos que involucran la endocitosis dependiente de clatrina. [12] [13]
Se han propuesto muchos métodos más detallados de absorción de CPP, incluida la formación de poros transitorios. [14] [15] [16] [17] [18] Este mecanismo implica fuertes interacciones entre los péptidos que penetran las células y los grupos fosfato en ambos lados de la bicapa lipídica, la inserción de cadenas laterales de arginina cargadas positivamente que nuclean la formación. de un poro transitorio, seguido de la translocación de péptidos que penetran en las células mediante difusión en la superficie del poro. Este mecanismo explica cómo contribuyen a la absorción ingredientes clave, como la cooperación entre los péptidos, la gran carga positiva y, específicamente, los grupos guanidinio. El mecanismo propuesto también ilustra la importancia de las fluctuaciones de la membrana. De hecho, los mecanismos que implican grandes fluctuaciones de la estructura de la membrana, como los poros transitorios y la inserción de cadenas laterales de aminoácidos cargadas, pueden ser comunes y quizás centrales para las funciones de muchas proteínas de la membrana.
La endocitosis es el segundo mecanismo responsable de la internalización celular. La endocitosis es el proceso de ingestión celular mediante el cual la membrana plasmática se pliega hacia adentro para introducir sustancias en la célula. Durante este proceso, las células absorben material del exterior de la célula absorbiéndolo con su membrana celular. La clasificación de la localización celular mediante fluorescencia o inhibidores de la endocitosis es la base de la mayoría de los exámenes. Sin embargo, el procedimiento utilizado durante la preparación de estas muestras genera información cuestionable sobre la endocitosis. Además, los estudios muestran que la entrada celular de penetratina por endocitosis es un proceso dependiente de energía. Este proceso se inicia cuando las poliargininas interactúan con los sulfatos de heparán que promueven la endocitosis. Las investigaciones han demostrado que TAT se internaliza mediante una forma de endocitosis llamada macropinocitosis. [19] [20]
Los estudios han ilustrado que la endocitosis está involucrada en la internalización de los CPP, pero se ha sugerido que podrían ocurrir diferentes mecanismos al mismo tiempo. Esto se establece por el comportamiento informado para la penetratina y el transportano, en los que tanto la translocación de membrana como la endocitosis ocurren simultáneamente. [21] [22]
El tercer mecanismo responsable de la translocación se basa en la formación de micelas invertidas . Las micelas invertidas son agregados de tensioactivos coloidales en los que los grupos polares se concentran en el interior y los grupos lipófilos se extienden hacia el disolvente. Según este modelo, un dímero de penetratina se combina con los fosfolípidos cargados negativamente, generando así la formación de una micela invertida en el interior de la bicapa lipídica. La estructura de las micelas invertidas permite que el péptido permanezca en un ambiente hidrófilo. [23] [24] [25] Sin embargo, este mecanismo todavía es un tema de discusión, porque la distribución de la penetratina entre la membrana interna y externa no es simétrica. Esta distribución no simétrica produce un campo eléctrico bien establecido. El aumento de la cantidad de péptido en las valvas externas hace que el campo eléctrico alcance un valor crítico que puede generar un evento similar a la electroporación.
El último mecanismo implicaba que la internalización se produce mediante péptidos que pertenecen a la familia de péptidos anfipáticos primarios, MPG y Pep-1. Se han propuesto dos modelos similares basados en estudios fisicoquímicos, que consisten en dicroísmo circular, espectroscopia de infrarrojos por transformada de Fourier y resonancia magnética nuclear. Estos modelos están asociados con mediciones e investigaciones electrofisiológicas que tienen la capacidad de imitar membranas modelo como la monocapa en la interfaz aire-agua. La estructura que da origen a los poros es la principal diferencia entre el modelo propuesto MPG y Pep-1. En el modelo MPG, el poro está formado por una estructura de barril b, mientras que el Pep-1 está asociado con hélices. Además, en ambos modelos se han descubierto fuertes interacciones hidrofóbicas entre fosfolípidos y péptidos. [26] [27] En los dos modelos peptídicos, las partes plegadas de la molécula portadora se correlacionan con el dominio hidrofóbico, aunque el resto de la molécula permanece sin estructurar. [28]
La translocación facilitada por péptidos penetrantes de células es un tema de gran debate. Se han presentado pruebas de que la translocación podría utilizar varias vías diferentes de absorción. Además, el mecanismo de translocación puede depender de si el péptido está libre o unido a la carga. La absorción cuantitativa de CPP gratuito o conectado a la carga puede diferir mucho, pero los estudios no han demostrado si este cambio es el resultado de la eficiencia de la translocación o de la diferencia en la vía de translocación. Es probable que los resultados indiquen que varios mecanismos de CPP compiten y que varias vías contribuyen a la internalización de CPP. [29]
Las macromoléculas basadas en ácidos nucleicos, como el ARNip, el oligonucleótido antisentido, el ADN señuelo y el plásmido, son terapias biológicas y farmacológicas prometedoras en la regulación de la expresión génica. [30] [31] [32] Sin embargo, a diferencia de otros fármacos de pequeño peso molecular, su desarrollo y aplicaciones están limitados por un alto peso molecular y cargas negativas, lo que da como resultado una eficiencia de absorción deficiente y un tráfico celular bajo. Para superar estos problemas, se han desarrollado varios sistemas de administración diferentes, incluido el conjugado de ácido nucleico-CPP, que es una herramienta poderosa.
La mayoría de los complejos CPP-ácido nucleico que se han propuesto hasta ahora se forman mediante enlaces covalentes. Se ha sintetizado una variedad de complejos de CPP y ácido nucleico mediante diferentes químicas que son enlaces estables o escindibles. Y el método más utilizado en la publicación son los enlaces disulfuro escindibles mediante síntesis total por etapas en fase sólida o acoplamiento de fragmentos en fase de solución o en fase sólida. [33] También se han desarrollado algunas otras estrategias como el enlace estable de amida, tiazolidina, oxima e hidrazina. [34] Sin embargo, esos métodos de enlace covalente están limitados por la preocupación de que el enlace covalente sintético entre el CPP y el ácido nucleico pueda alterar la actividad biológica de este último. [35] Por lo tanto, se ha aplicado con éxito para la entrega de cargas una nueva estrategia no covalente que no requiere modificación química con CPP anfipáticos cortos, como MPG y Pep-1 como transportadores. [36] [37] Estos conjugados no covalentes se forman mediante interacciones electrostáticas o hidrofóbicas. Con este método, se podrían administrar de manera eficiente cargas como ácidos nucleicos y proteínas manteniendo al mismo tiempo la actividad biológica total.
El ARN de interferencia corto (ARNip) es una nueva y poderosa herramienta que puede interferir y silenciar la expresión de un gen específico de una enfermedad. [38] Para mejorar la absorción celular de ARNip, se han aplicado estrategias de CPP para facilitar la entrega de ARNip a las células a través de enlaces covalentes o no covalentes. En un estudio, el ARNip se une covalentemente al transportano y la penetratina mediante un enlace disulfuro en el extremo 5' de las hebras sensoriales del ARNip para apuntar a los reporteros de ARNm de luciferasa o eGFP. [39] En otro estudio, el conjugado TAT-ARNip a través de un enlace de tiomaleimida estable en el extremo 3' del ARNip se entregó a células HeLa para el silenciamiento del gen eGFP. [40]
Sin embargo, las estrategias no covalentes parecen ser mejores para la administración de ARNip con una respuesta biológica más significativa. En un estudio, los complejos MPG/ARNip formados mediante una estrategia no covalente estable mostraron una introducción exitosa de ARNip en células cultivadas e indujeron una regulación sólida del ARNm objetivo. [37] Además, los complejos MPG/ARNip también se han aplicado para la administración de ARNip in vivo en blastocitos de ratón para la regulación genética. [41] MPG forma complejos estables con ARNip con una baja tasa de degradación y puede funcionalizarse fácilmente para objetivos específicos, lo que constituye una ventaja importante en comparación con la tecnología CPP covalente.
La administración de células de ARNip representa una herramienta valiosa para el tratamiento del cáncer, infecciones virales y trastornos genéticos. Sin embargo, las estrategias clásicas implican la unión covalente de moléculas de carga y CPP, lo que no proporciona una protección eficaz de las moléculas de ARNip in vivo ; por lo tanto, los resultados informados en la literatura no son consistentes. Recientemente, se han informado con éxito estrategias no covalentes. Se han descrito péptidos anfipáticos secundarios basados en triptófano aromático y residuos de arginina unidos con lisina como espaciador con el nombre de CADY. CADY contiene una secuencia peptídica corta de 20 aminoácidos, con la secuencia "Ac-GLWRALWLLRSLWRLLWRA-cisteamida". [42] Este péptido es capaz de autoensamblarse en forma helicoidal con residuos hidrófilos e hidrófobos en diferentes lados de la molécula, tiene dos orientaciones diferentes de la superficie que representan la energía más baja y es capaz de formar complejos con ARNip en diferentes proporciones molares que varían de 1:1 a 80:1. CADY puede formar un escudo alrededor de la molécula de ARNip que la protege de procesos biodegradativos. que puede ocurrir antes de que ocurra la penetración celular. Estos tipos de sustratos pueden presentar aplicaciones importantes in vivo .
Los oligonucleótidos antisentido (asON) se han utilizado en investigación básica y se están desarrollando como posibles tratamientos médicos. Se han desarrollado estrategias de CPP para administrar oligómeros antisentido como PNA y PMO a las células. Al superar la repulsión por parte de la membrana celular de los ON con carga negativa y la degradación de los asON por las enzimas, los CPP aumentan la biodisponibilidad de los asON. Dos tipos de análogos neutros de ON, el ácido peptídico nucleico ( PNA ) y los oligómeros de morfolino fosforodiamidato (PMO o Morfolino ) se están volviendo dominantes en esta área. El PNA se ha conjugado con varios CPP ya sea mediante enlaces disulfuro o mediante enlaces amida estables. [43] Por ejemplo, se observó actividad antisentido dentro de las células que bloqueaban la expresión del receptor de galanina cuando se acopló un PNA de 21 unidades a la penetratina. [44] También se han informado resultados sobre la actividad antiviral con PNA dirigido al VIH-1 mediante enlaces disulfuro con TAT. [45] Los conjugados CPP-PMO también se han utilizado con éxito para inhibir la replicación de varios virus como el SARS [46] y la influenza [47] y la unión de CPP ha mejorado la eficacia de los morfolinos modificadores de empalme en desarrollo para el tratamiento de la enfermedad muscular de Duchenne. distrofia [48]
El ADN señuelo es un ADN exógeno de doble cadena (ADNds), que puede imitar una secuencia promotora que puede inhibir la actividad de un factor de transcripción específico. [49] Pero el dsDNA tiene el mismo problema que otras terapias: escasa biodisponibilidad. En un estudio, los CPP TP y TP10 se acoplaron al ADN señuelo de NFкB, lo que bloqueó el efecto de la activación de NFкB inducida por interleucina-1 y la expresión del gen IL-6. [50] En otro estudio, el ADN señuelo de Myc acoplado a TP10 disminuyó la capacidad proliferativa de las células N2a. [51]
Se pueden insertar genes individuales en sitios específicos de los plásmidos y se pueden introducir plásmidos recombinantes en células vivas. Se propuso un método que utiliza TAT macroramificado para la administración de ADN plasmídico en varias líneas celulares y mostró importantes capacidades de transfección. [52] Se ha descubierto que los multímeros de TAT aumentan la eficiencia de transfección del ADN plasmídico entre 6 y 8 veces más que la poli-L-arginina o el mutante TAT2-M1, y 390 veces en comparación con los vectores estándar. [53]
El desarrollo de proteínas terapéuticas que ha presentado un método valioso para tratar enfermedades está limitado por la baja eficiencia de los métodos de administración tradicionales. Se ha descubierto que la evaluación de la administración citosólica de proteínas unidas a CPP es propensa a artefactos [54] y, por lo tanto, requiere el uso de métodos de evaluación que distingan la verdadera administración citosólica de las proteínas CPP adheridas a la superficie celular o atrapadas endosómicamente. [55] [56] Recientemente, se han informado varios métodos que utilizan CPP como vehículos para administrar proteínas biológicamente activas de longitud completa en células vivas y animales.
Varios grupos han logrado administrar proteínas fusionadas con CPP in vitro . TAT pudo administrar diferentes proteínas, como la peroxidasa de rábano picante y la ARNasa A, a través de la membrana celular hasta el citoplasma en diferentes líneas celulares in vitro . El rango de tamaño de las proteínas con entrega efectiva es de 30 kDa a 120-150 kDa. En un estudio, las proteínas fusionadas con TAT se internalizan rápidamente mediante macropinocitosis dependiente de balsas lipídicas utilizando un ensayo indicador de recombinasa TAT-Cre transducible en células vivas. [57] En otro estudio, se introdujo una proteína fusionada con TAT en las mitocondrias de las células de cáncer de mama y disminuyó la supervivencia de las células de cáncer de mama, lo que demostró la capacidad de las proteínas de fusión TAT para modular la función mitocondrial y la supervivencia celular. Además, cR10, una poliarginina CPP cíclica, permitió la transducción independiente de la endocitosa de proteínas de unión a antígeno a través de la membrana celular con biodisponibilidad inmediata. De este modo, los autores del estudio pudieron administrar proteínas de unión a antígenos fluorescentes en las células, lo que facilita la inmunotinción de células vivas. [58] Sin embargo, pocos estudios in vivo han tenido éxito. En un estudio, la administración in vivo de fragmentos Fab reticulados con TAT o penetratina produjo distribuciones de órganos variadas y un aumento general en la retención de órganos, lo que mostró la localización del tejido. [59]
También se ha desarrollado un método no covalente que forma complejos CPP/proteína para abordar las limitaciones de los métodos covalentes, como la modificación química antes de la reticulación y la desnaturalización de las proteínas antes de su administración. En un estudio, un péptido portador anfipático corto, Pep-1, y complejos proteicos han demostrado ser eficaces para la administración. Se demostró que Pep-1 podría facilitar la rápida absorción celular de varios péptidos, proteínas e incluso anticuerpos de longitud completa con alta eficiencia y menos toxicidad. Este enfoque ha simplificado enormemente la formulación de reactivos. [60]
Los CPP encontraron aplicaciones como transportadores de agentes de contraste a través de las membranas plasmáticas. Estos agentes de contraste pueden marcar las células tumorales, lo que convierte a los compuestos en herramientas importantes en el diagnóstico del cáncer; también se utilizan en experimentos celulares in vivo e in vitro . Las clases más importantes de CPP se aíslan de virus, como TAT (transcripción transactivada) derivado del VIH-1, penetratina y transportan. Los CPP más utilizados se basan en derivados de TAT. TAT es un CPP rico en arginina. Varias mejoras para este sustrato incluyen el uso de aminoácidos β o γ no naturales. Esta estrategia ofrece múltiples ventajas, como la resistencia a la degradación proteolítica, un proceso de degradación natural mediante el cual los enlaces peptídicos se hidrolizan a aminoácidos. La inserción de ácido no natural en la cadena peptídica tiene múltiples ventajas. Facilita la formación de carpetas estables con estructura secundaria distinta. [61] [62] [63] Los β-péptidos son conformacionalmente más estables en solución acuosa que los péptidos naturales, especialmente para las cadenas pequeñas. La estructura secundaria está reforzada por la presencia de un β-aminoácido rígido, que contiene fragmentos de ciclohexano o ciclopentano. Estos fragmentos generan una estructura más rígida e influyen en el ángulo de apertura de la carpeta. Estas características son importantes para el diseño de nuevos péptidos. Los péptidos β helicoidales imitan las actividades antimicrobianas de los péptidos de defensa del huésped. [64] [65] [66] Esta característica requiere la orientación de los residuos catiónicos –hidrófilos en un lado y hidrófobos en el otro lado de la hélice. La unión de un grupo fluorescente en una cabeza de la molécula confiere propiedades de contraste. Una nueva estrategia para mejorar la capacidad de absorción celular de CPP se basa en la asociación de dominios policatiónicos y polianiónicos que están separados por un conector. La asociación celular de residuos policatiónicos (poliarginina) con células de membrana cargadas negativamente se bloquea eficazmente mediante la presencia de un residuo polianiónico (ácido poliglutámico) y el conector, que confiere la distancia adecuada entre estos dos residuos cargados para maximizar su interacción. Estos péptidos adoptan una estructura en horquilla, confirmada por la correlación del efecto Overhauser para las proximidades protón-protón de los dos restos cargados. En esta etapa, sólo el conector está expuesto a aplicaciones in vivo de hidrólisis de proteasa . Se produce la hidrólisis del enlazador y los dos fragmentos cargados experimentan más libertad conformacional. En ausencia de un conector, el péptido catiónico puede interactuar de manera más eficiente con la célula diana y la absorción celular ocurre antes de la proteólisis. Esta estrategia encontró aplicaciones en el etiquetado de células tumorales in vivo.. Las células tumorales se marcaron en minutos. La degradación del conector se puede predecir por la cantidad de D-aminoácidos (el isómero no natural) incorporados en la cadena peptídica, lo que restringe la proteólisis in vivo al conector central. [67] [68] [69] [70]
Los puntos cuánticos (QD) representan una clase relativamente nueva de sondas fluorescentes que tienen propiedades ópticas superiores a los tintes orgánicos clásicos basados en grupos fluorescentes. Las principales ventajas de QD incluyen altos rendimientos cuánticos, amplios espectros de absorción, espectros de emisión de tamaño ajustable y buena resistencia a la degradación química y fotoquímica. Las pruebas in vivo han demostrado que varios péptidos cargados positivamente (basados en residuos de guanidina) pueden atravesar las membranas celulares y promover la absorción celular de moléculas adheridas, incluidos los puntos cuánticos. Las propiedades de QD se pueden modificar fácilmente cambiando los sustratos orgánicos vinculados a ellas, lo que ofrece una herramienta biológica versátil como marcadores celulares. Se están realizando investigaciones para optimizar las metodologías para la administración intracelular de QD y bioconjugados de QD, y la caracterización de propiedades fotofísicas in vivo a largo plazo. [71] [72] [73] [74] [75]
Los puntos cuánticos son nanocristales coloidales, basados en un núcleo de cadmio-selenio (CdSe) cubierto con una capa de zinc-azufre (ZnS). Este sustrato se ha utilizado intensamente como marcador celular porque el CdSe emite en el dominio visible y es un excelente agente de contraste, mientras que la capa de ZnS protege el núcleo de la oxidación y también de la filtración de CdSe a la solución circundante. Esta estrategia también mejora el rendimiento de la fotoluminiscencia. Las propiedades pueden ajustarse mediante el espesor de las capas protectoras de ZnS. La emisión coloidal QD se puede modular desde UV-Vis hasta infrarrojo mediante el uso de diferentes tipos de agentes de recubrimiento, como ZnS, CdS, ZnSe, CdTe y PbSe. Las propiedades de los puntos cuánticos también se pueden ajustar mediante el esquema sintético, mezclas de disolvente/ligando a alta temperatura que influyen en las propiedades de los nanocristales. Los agentes de contraste QD de alta calidad se obtienen a temperaturas elevadas; sin embargo, debido a que tienen menor solubilidad en agua, su uso como marcadores celulares es limitado. Se requiere una mayor funcionalización con ligandos hidrófilos. [76] [73]
Las ventajas de QD están representadas por su rápida acción; son capaces de etiquetar un tejido o célula objetivo en segundos. Los estudios in vivo muestran que los QD pueden marcar selectivamente las células cancerosas y se acumulan en los sitios del tumor. Las células tumorales marcadas con QD se pueden rastrear con microscopía multifotónica a medida que invaden el tejido pulmonar. En ambos estudios, las imágenes espectrales y la sustracción autofluorescente permitieron la visualización multicolor in vivo de células y tejidos. Un inconveniente importante de la QD es su toxicidad relativamente alta. Se están realizando funcionalizaciones con diferentes sustratos que aumentan la bioafinidad y disminuyen la toxicidad. Por ejemplo, el azufre de la capa QD puede formar enlaces disulfuro reversibles con una amplia clase de compuestos orgánicos. [77]
La resonancia magnética (MRI) es una poderosa herramienta para el diagnóstico de enfermedades como la metástasis del cáncer y la inflamación, utilizando diferentes quelatos metálicos . Los quelatos metálicos aumentan la señal de contraste entre los tejidos normales y enfermos al catalizar la relajación de los protones del agua en sus proximidades. Ejemplos típicos son los quelatos de bajo peso molecular Gd3+ y el óxido de hierro superparamagnético (SPIO). La administración in vivo de estos agentes permite el marcaje de células tumorales; o las células se pueden marcar in vitro con agentes de contraste y luego se pueden inyectar y controlar in vivo mediante técnicas de resonancia magnética. [78] [79] [80]
Las nanopartículas SPIO confieren una alta sensibilidad en la resonancia magnética pero tienen menor afinidad por las células; Trabajan en altas concentraciones. Las funcionalizaciones de estos compuestos utilizando guanidinas dendríméricas mostraron actividades similares a las de los CPP basados en TAT pero mayor toxicidad. Los nuevos sustratos basados en dendrones con periferias de hidroxilo o amina muestran una baja toxicidad. Las aplicaciones de SPIO incluyen el etiquetado celular in vivo ; Debido a su baja toxicidad, están clínicamente aprobados para su uso en imágenes del hígado , el bazo y el tubo digestivo. [81]
La presencia de residuos de octámero de arginina permite la transducción en la membrana celular de diversas moléculas de carga, incluidos péptidos, ADN, ARNip y agentes de contraste. Sin embargo, la capacidad de atravesar membranas no es unidireccional; Los CPP a base de arginina pueden entrar y salir de la membrana celular, mostrando una concentración general decreciente de agente de contraste y una disminución de la señal de resonancia magnética (MR) con el tiempo. Esto limita su aplicación in vivo . Para resolver este problema, los agentes de contraste con enlace disulfuro, reversible entre el quelato metálico y el resto de transducción, mejoran la retención asociada a las células. El entorno de la célula diana reduce el enlace disulfuro y el quelato metálico permanece atrapado en el citoplasma, lo que aumenta el tiempo de retención del quelato en la célula diana. [82] [83] [84] [85]