Peptidi su klasa spojeva sastavljenih od više aminokiselina povezanih peptidnim vezama. U poređenju sa lekovima sa malim molekulima, peptidi imaju jak afinitet, visoku specifičnost i niske nuspojave; U poređenju sa velikim molekularnim lekovima, peptidni lekovi imaju očigledne prednosti kao što su niska imunogenost i niska cena proizvodnje. Trenutno je više od 80 peptidnih lijekova plasirano na globalno tržište, a peptidni lijekovi se široko koriste u različitim poljima bolesti, uključujući dijabetes, rak, osteoporozu, multiplu sklerozu, HIV infekciju i kronični bol.
Iako peptidni lijekovi imaju svoje jedinstvene prednosti, oni se također suočavaju s mnogim izazovima u procesu razvoja. Farmakokinetičke studije mogu pomoći u usmjeravanju strukturalne optimizacije peptidnih lijekova, procijeniti odgovarajući način primjene i odrediti metaboličke srodne vrste, što je važan dio razvoja peptidnih lijekova. Ovaj članak će analizirati poteškoće u razvoju i istražiti ciljana rješenja razumijevanjem farmakokinetičkih karakteristika peptidnih lijekova.
01 Farmakokinetičke karakteristike peptidnih lijekova
1.1 Apsorpcija
Načini apsorpcije peptida uključuju pasivnu difuziju, tečnu konvekciju i aktivni transport posredovan receptorima. Peptidi s molekulskom težinom manjom ili jednakom 3500Da mogu se apsorbirati pasivnom difuzijom; veće peptide (5000-12,000Da) je teško pasivno difundirati zbog uticaja praznina u epitelnim ćelijama, uglavnom kroz limfnu apsorpciju i transport, jer je limfna cirkulacija sporija od cirkulacije krvi, vrijeme dostizanje vršne koncentracije in vivo će biti značajno produženo; manji oligopeptidi mogu se aktivno apsorbirati od strane PepT1 i PepT2 transportera in vivo.
Načini apsorpcije peptida (10.3390/neurolint15010018)
Zbog svoje velike molekularne težine, peptidi imaju slabu bioraspoloživost i mogu biti poboljšani prolijekovima, transporterima, nanonosačima ili pojačivačima apsorpcije. Neke formulacije s produženim ili kontroliranim oslobađanjem mogu uzrokovati fenomen flip-flop zbog kašnjenja u apsorpciji, produžavajući poluvijek i farmakološke učinke.
1.2 Distribucija
Peptidi imaju slabu lipofilnost i nisku permeabilnost, što otežava prodiranje kroz ćelijske membrane i ulazak u ćelije, tako da je njihov prividni volumen distribucije (Vd) općenito mali. Peptidni lijekovi uglavnom ulaze u ćelije putem endocitoze posredovane receptorima, kao što su peptidi koji se često vezuju za megalin ili kubilin eksprimiran u proksimalnim tubulima, a zatim prolaze kroz endocitozu.
Osim vezivanja za receptore, neki peptidi se također mogu snažno vezati za humani serumski albumin (HSA), čineći slobodnu frakciju peptida vrlo malom, čime se povećava stabilnost i poluživot peptida in vivo. Osim toga, vezivanje HSA za peptide također može pomoći peptidima da se vežu za neonatalni Fc receptor (FcRn) u stanicama, smanjujući metabolizam u lizozomima. Ovo pH-ovisno vezivanje može povećati izloženost peptidnim lijekovima u stanicama.
Pored konvencionalnih peptida, postoji i posebna vrsta peptida - peptid koji prožima ćelije (CPP), koji može direktno proći ćelijsku membranu i ući u ćeliju bez oslanjanja na klasičnu endocitozu. Osim toga, CPP se također mogu konjugirati s drugim lijekovima kako bi pomogli velikim molekulima sa slabom permeabilnosti da uđu u ćelije, djelujući kao nosači lijeka.
1.3 Metabolizam
Amidna veza je vrlo nestabilna in vivo i lako se razgrađuje proteazama. Prema mjestu degradacije proteaze, može se podijeliti na endopeptidazu i egzopeptidazu. Proteaze su široko rasprostranjene u tijelu, uključujući jetru, bubrege i tkiva gastrointestinalnog trakta, pluća, krv i vaskularni endotel, kožu i druga tkiva i organe. Eksperimenti in vitro se mogu izvesti upotrebom plazme, homogenata jetre/bubrega, S9/lizozoma, rekombinantne proteaze, želučanog soka i drugih matrica.
Osim direktnog metabolizma putem proteaza, peptidi također imaju mnoge biološke efekte in vivo i mogu se snažno vezati za mnoge biološke mete. Stoga je ciljno posredovana dispozicija lijekova (TMDD) također glavni smjer za klirens peptida. Ova ciljno posredovana eliminacija može uzrokovati nelinearnu eliminaciju zbog zasićenja vezivanja receptora.
Osim toga, u tkivu kože postoji i mnogo proteaza. Stoga, kada se peptidi daju subkutano, oni će se podvrgnuti metabolizmu u tkivu kože što će uticati na apsorpciju lijeka i bioraspoloživost.
CYP enzimi su jedan od glavnih metaboličkih enzima uključenih u metabolizam malih molekula. Peptidi se obično ne metaboliziraju enzimima CYP, ali ako se peptidi pretvaraju u prolijekove ili imaju neke modificirane komponente, mogu se metabolizirati pomoću CYP enzima.
Kako bi se poboljšala stabilnost peptidnih lijekova, postoji mnogo načina u industriji, uključujući oligomerizaciju, terminalnu modifikaciju, supstituciju neprirodnim amino kiselinama, modifikaciju masnim kiselinama/PEG, ciklizaciju i vezivanje sa ligandima. Povećanjem krutosti molekula peptida ili slabljenjem vezivanja za metaboličke enzime, poboljšava se njihova stabilnost.
1.4 Izlučivanje
Molekuli peptida imaju mnogo polarnih grupa, tako da lako ulaze u glomerul i izlučuju se bubrezima. Obično se peptidi čija je molekularna težina manja od 50 kDa mogu očistiti putem bubrega. Što je manja molekularna težina peptida, to je veća brzina bubrežnog klirensa. Stoga se u kliničkim studijama poluvrijeme eliminacije peptidnih lijekova kod pacijenata s oštećenjem bubrega može skratiti.
U bubrezima ima i dosta proteaza. Veliki peptidi se mogu razgraditi na male peptidne fragmente i aminokiseline endocitozom i lizozomskom degradacijom. Mali peptidi se hidroliziraju u aminokiseline pomoću egzopeptidaza u membrani četkice lumena proksimalnog tubula, a zatim se reapsorbiraju u tjelesnu cirkulaciju pomoću specifičnih transportera aminokiselina. Oni se također mogu prvo razbiti na male peptide, a zatim transportirati do proksimalnih tubularnih epitelnih stanica gdje se hidroliziraju intracelularno.
Izlučivanje peptida putem bubrega (VIVO patofiziologija)
1.5 Interakcije lijekova
Peptidi imaju veliki raspon molekularne težine, između velikih i malih molekula. Ne postoje posebne smjernice za studije interakcije peptidnih lijekova. Štaviše, postoji malo kliničkih podataka o peptidnim lijekovima koji se prodaju na tržištu i nedostaje validacija podataka za korelaciju između nekliničkih studija interakcija lijekova i kliničkih podataka. Pozivajući se na neke rezultate kliničke interakcije peptidnih lijekova za peptide s molekulskom težinom manjom od 2000 kDa općenito prate zahtjeve malih molekula i izvode eksperimente interakcije enzima CYP i transportera. Za veće peptide (molekulske težine do 4000~5000 kDa) kao što su neki analozi GLP-1 obično nemaju direktne efekte na CYP ili transportere. Ali pošto peptidi imaju mnogo bioloških efekata in vivo, oni mogu izazvati promene u citokinima in vivo čime indirektno utiču na aktivnost CYP enzima i transportera. Dakle, pored konvencionalnih in vitro studija, neka literatura navodi da se humanizirani CYP mišji modeli mogu koristiti za in vivo studije interakcije lijekova.
1.6 Imunogenost
U poređenju sa velikim molekulima peptidni lekovi imaju relativno nisku imunogenost i njihov rizik se može potvrditi prema učestalosti doze i ciklusu primene. Ako se radi o hormonu/endogenom peptidu ili fuzionom proteinu, on pripada visokorizičnom imunogenom lijeku; za monoklonska antitijela ili velike sintetičke peptide to je lijek srednjeg rizika; za uobičajene male peptide spada u lijekove niskog rizika i obično ne zahtijeva studije imunogenosti u pretkliničkim fazama, što je također prednost peptidnih lijekova.
02 Poteškoće u farmakokinetičkom istraživanju peptidnih lijekova
Prema gore navedenim farmakokinetičkim karakteristikama peptida, sumiramo nekoliko glavnih problema istraživanja peptidnih lijekova:
- Plazma nestabilnost široki metabolizam više metabolita;
- Laka adsorpcija teška obrada uzoraka;
- slaba propusnost teško ulazi u ćelije;
- Niska koncentracija visoke endogene interferencije teška biološka analiza;
- Niska oralna bioraspoloživost.
- I za ove probleme navodimo i ciljana rješenja:
- Odabrati odgovarajuće test sisteme za proučavanje metabolizma peptida;
- Proučiti prikladne dozne oblike otapala i metode primjene;
- Sveobuhvatno razmotriti metabolička svojstva ciljane važnosti za određivanje farmakokinetičke toksikološke životinjske vrste;
- Odaberite odgovarajuće metode biološke analize prema molekularnim svojstvima.
03 Strategija farmakokinetičkog istraživanja peptidnih lijekova
Prisys Odeljenje za farmakologiju biotehnologije je tokom godina završilo stotine istraživačkih projekata peptidnih jedinjenja i akumuliralo je bogato iskustvo u strategiji istraživanja, eksperimentalnom dizajnu, analizi uzoraka, rešavanju problema, tumačenju podataka itd. uspostavljajući kompletan sistem za evaluaciju drugačivosti peptida.
04 Istraživačke mogućnosti Prisys Biotechnology DMPK
- Višestruke platforme za istraživanje propusnosti pružaju PAMPA MDR1-MDCK Caco-2 PEPT1 PEPT2 i druge istraživačke modele;
- Bogato iskustvo u skriningu otapala i primjeni različitih oblika doziranja kao što su pojačivači propusnosti nanonosači liposomi, mikroemulzije itd.
- Kompletna platforma za istraživanje metabolizma i klirensa ciljani eksperimenti sa homogenatom tkiva bubrega jetre u plazmi S9 i drugim matricama;
- Vrhunski instrumenti biološke analize i bogato iskustvo u razvoju metoda, kvantitativna donja granica može doseći pg/mL;
- Dovoljno iskustvo istraživanja imunogenosti koje ispunjava zahtjeve FDA/NMPA za podnošenje;
- Pružiti iskustvo integriranog upravljanja projektima s bogatim iskustvom u eksperimentalnom dizajnu i upravljanju projektima.
