Peptidai yra junginių klasė, sudaryta iš kelių aminorūgščių, sujungtų peptidiniais ryšiais. Palyginti su mažų molekulių vaistais, peptidai turi stiprų afinitetą, didelį specifiškumą ir mažą šalutinį poveikį; palyginti su didelės molekulės vaistais, peptidiniai vaistai turi akivaizdžių pranašumų, tokių kaip mažas imunogeniškumas ir mažos gamybos sąnaudos. Šiuo metu pasaulyje parduodama daugiau nei 80 peptidinių vaistų, o peptidiniai vaistai buvo plačiai naudojami įvairiose ligų srityse, įskaitant diabetą, vėžį, osteoporozę, išsėtinę sklerozę, ŽIV infekciją ir lėtinį skausmą.
Nors peptidiniai vaistai turi savo unikalių pranašumų, jie taip pat susiduria su daugybe iššūkių kūrimo procese. Farmakokinetikos tyrimai gali padėti nukreipti peptidinių vaistų struktūrinį optimizavimą, įvertinti tinkamą vartojimo būdą ir nustatyti su metabolizmu susijusias rūšis, o tai yra svarbi peptidinių vaistų kūrimo dalis. Šiame straipsnyje bus analizuojami kūrimo sunkumai ir nagrinėjami tiksliniai sprendimai, suprasdami peptidinių vaistų farmakokinetines savybes.
01 Peptidinių vaistų farmakokinetinės charakteristikos
1.1 Absorbcija
Peptidų absorbcijos būdai apima pasyviąją difuziją, skysčio konvekciją ir receptorių sukeltą aktyvų transportavimą. Peptidai, kurių molekulinė masė mažesnė arba lygi 3500Da, gali būti absorbuojami pasyvios difuzijos būdu; didesni peptidai (5000-12,000Da) sunkiai pasyviai pasklinda dėl epitelio ląstelių tarpų įtakos, daugiausia per limfos absorbciją ir transportavimą, nes limfos cirkuliacija yra lėtesnė nei kraujotaka, laikas pasiekti didžiausią koncentraciją in vivo bus žymiai pailginta; mažesnius oligopeptidus gali aktyviai absorbuoti PepT1 ir PepT2 transporteriai in vivo .
Peptidų absorbcijos būdai (10.3390/neurolint15010018)
Dėl didelės molekulinės masės peptidai turi prastą biologinį prieinamumą ir gali būti sustiprinti provaistais, transporteriais, nanonešikliais arba absorbcijos stiprikliais. Kai kurios pailginto atpalaidavimo arba kontroliuojamo atpalaidavimo formulės gali sukelti apverstą reiškinį dėl absorbcijos vėlavimo, pailgindamos pusinės eliminacijos laiką ir pailgindamos farmakologinį poveikį.
1.2 Platinimas
Peptidai pasižymi silpnu lipofiliškumu ir mažu pralaidumu, todėl sunku prasiskverbti per ląstelių membranas ir patekti į ląsteles, todėl jų tariamasis pasiskirstymo tūris (Vd) paprastai yra mažas. Peptidiniai vaistai daugiausia patenka į ląsteles per receptorių sukeltą endocitozę, pvz., peptidai dažnai jungiasi prie megalino arba kubilino, išreikšto proksimaliniuose kanalėliuose, ir tada patiria endocitozę.
Be prisijungimo prie receptorių, kai kurie peptidai taip pat gali stipriai jungtis su žmogaus serumo albuminu (HSA), todėl laisvoji peptidų frakcija tampa labai maža, o tai padidina peptidų stabilumą ir pusinės eliminacijos periodą in vivo. Be to, HSA prisijungimas prie peptidų taip pat gali padėti peptidams prisijungti prie naujagimių Fc receptorių (FcRn) ląstelėse, sumažindamas metabolizmą lizosomose. Šis nuo pH priklausomas surišimas gali padidinti peptidinių vaistų poveikį ląstelėse.
Be įprastų peptidų, yra ir specialus peptidų tipas – į ląsteles įsiskverbiantis peptidas (CPP), kuris gali tiesiogiai pereiti per ląstelės membraną ir patekti į ląstelę, nepasikliaujant klasikine endocitoze. Be to, CPP taip pat gali konjuguoti su kitais vaistais, kad padėtų didelėms prasto pralaidumo molekulėms patekti į ląsteles, veikdamos kaip vaistų nešiotojai.
1.3 Metabolizmas
Amido jungtis yra labai nestabili in vivo ir lengvai skaidoma proteazių. Pagal proteazės skilimo vietą ją galima suskirstyti į endopeptidazę ir egzopeptidazę. Proteazės yra plačiai paplitusios organizme, įskaitant kepenų, inkstų ir virškinimo trakto audinius, plaučius, kraujo ir kraujagyslių endotelį, odą ir kitus audinius bei organus. In vitro eksperimentai gali būti atliekami naudojant plazmą, kepenų/inkstų homogenatą, S9/lizosomą, rekombinantinę proteazę, skrandžio sultis ir kitas matricas.
Be tiesioginio proteazių metabolizmo, peptidai taip pat turi daug biologinio poveikio in vivo ir gali stipriai prisijungti prie daugelio biologinių taikinių. Todėl tikslinis vaistų dispozicija (TMDD) taip pat yra pagrindinė peptidų klirenso kryptis. Šis tikslinis pašalinimas gali sukelti netiesinį pašalinimą dėl receptorių surišimo įsotinimo.
Be to, odos audinyje taip pat yra daug proteazių. Todėl, kai peptidai vartojami po oda, jie metabolizuojasi odos audinyje, o tai turės įtakos vaisto absorbcijai ir biologiniam prieinamumui.
CYP fermentai yra vienas iš pagrindinių metabolinių fermentų, dalyvaujančių mažų molekulių metabolizme. Peptidai paprastai nemetabolizuojami CYP fermentų, bet jei peptidai paverčiami provaistais arba turi kai kurių modifikuotų komponentų, juos gali metabolizuoti CYP fermentai.
Siekiant pagerinti peptidinių vaistų stabilumą, pramonėje yra daug būdų, įskaitant oligomerizaciją, galutinį modifikavimą, nenatūralių aminorūgščių pakeitimą, modifikavimą riebalų rūgštimis / PEG, ciklizaciją ir surišimą su ligandais. Didinant peptidų molekulių standumą arba susilpninant jungimąsi su metaboliniais fermentais, pagerėja jų stabilumas.
1.4 Išskyrimas
Peptidų molekulės turi daug polinių grupių, todėl jos lengvai patenka į glomerulus ir išsiskiria per inkstus. Paprastai peptidai, kurių molekulinė masė mažesnė nei 50 kDa, gali būti išvalomi per inkstus. Kuo mažesnė peptidų molekulinė masė, tuo didesnis inkstų klirensas. Todėl klinikinių tyrimų metu peptidinių vaistų pusinės eliminacijos laikas pacientams, kurių inkstų funkcija sutrikusi, gali sutrumpėti.
Inkstuose taip pat yra daug proteazių. Dideli peptidai gali būti skaidomi į mažus peptidų fragmentus ir aminorūgštis endocitozės ir lizosomų skaidymo būdu. Maži peptidai yra hidrolizuojami į aminorūgštis, veikiant proksimalinio kanalėlio spindžio šepetėlio kraštinės membranoje esančioms egzopeptidazėms, o vėliau specifiniais aminorūgščių transporteriais vėl absorbuojami į organizmo kraujotaką. Pirmiausia jie taip pat gali būti suskaidyti į mažus peptidus, o tada pernešti į proksimalines kanalėlių epitelio ląsteles, kur jie hidrolizuojami tarpląsteliniu būdu.
Peptidų išskyrimas per inkstus (VIVO patofiziologija)
1.5 Vaistų sąveika
Peptidai turi didelį molekulinės masės intervalą tarp didelių ir mažų molekulių. Specialių peptidų vaistų sąveikos tyrimų rekomendacijų nėra. Be to, yra mažai klinikinių duomenų apie parduodamus peptidinius vaistus ir trūksta duomenų, patvirtinančių koreliaciją tarp neklinikinių vaistų sąveikos tyrimų ir klinikinių duomenų. Remiantis kai kuriais klinikinių peptidinių vaistų sąveikos rezultatais peptidams, kurių molekulinė masė mažesnė nei 2000 kDa, paprastai laikomasi mažų molekulių reikalavimų ir atlieka CYP fermentų ir transporterių sąveikos eksperimentus. Didesni peptidai (molekulinė masė iki 4000–5000 kDa), pvz., kai kurie GLP-1 analogai, paprastai neturi tiesioginio poveikio CYP arba transporteriams. Tačiau kadangi peptidai turi daug biologinio poveikio in vivo, jie gali sukelti citokinų pokyčius in vivo ir taip netiesiogiai paveikti CYP fermentų ir transporterių aktyvumą. Taigi, be įprastų in vitro tyrimų, kai kurios literatūros praneša, kad humanizuoti CYP pelių modeliai gali būti naudojami in vivo vaistų sąveikos tyrimams.
1.6 Imunogeniškumas
Palyginti su didelėmis molekulėmis, peptidiniai vaistai turi santykinai mažą imunogeniškumą ir jų riziką galima patvirtinti pagal dozių dažnumą ir vartojimo ciklą. Jei tai hormonas/endogeninis peptidas arba sulietas baltymas, jis priklauso didelės rizikos imunogeniniam vaistui; monokloniniams antikūnams arba dideliems sintetiniams peptidams tai yra vidutinės rizikos vaistas; paprastiems mažiems peptidams jis priklauso mažos rizikos vaistams ir paprastai nereikalauja imunogeniškumo tyrimų ikiklinikinėse stadijose, o tai taip pat yra peptidinių vaistų pranašumas.
02 Peptidinių vaistų farmakokinetinių tyrimų sunkumai
Remdamiesi aukščiau pateiktomis peptidų farmakokinetinėmis savybėmis, apibendriname keletą pagrindinių peptidinių vaistų tyrimo problemų:
- Plazmos nestabilumas, platus metabolizmas, daug metabolitų;
- Lengvas adsorbcijos sunkus mėginio apdorojimas;
- Prastas pralaidumas sunkiai patenka į ląsteles;
- Mažos koncentracijos didelės endogeninės trukdžių sudėtingos biologinės analizės;
- Mažas geriamojo biologinis prieinamumas.
- Ir šioms problemoms mes taip pat pateikiame tikslinius sprendimus:
- Pasirinkti tinkamas testavimo sistemas peptidų metabolizmui tirti;
- Ištirti tinkamas dozavimo formas, tirpiklius ir vartojimo būdus;
- Siekiant nustatyti farmakokinetines toksikologines gyvūnų rūšis, visapusiškai apsvarstykite tikslines metabolines savybes;
- Pasirinkti tinkamus biologinės analizės metodus pagal molekulines savybes.
03 Peptidinių vaistų farmakokinetinių tyrimų strategija
Prisys Biotechnologijos farmakologijos vertinimo skyrius per daugelį metų įvykdė šimtus peptidinių junginių tyrimų projektų ir sukaupė didelę patirtį tyrimų strategijos eksperimentinio plano mėginių analizės problemų sprendimo duomenų interpretavimo ir kt. srityje, sukuriant pilną peptidų vaistingumo vertinimo sistemą.
04 Prisys Biotechnology DMPK tyrimų galimybės
- Kelios pralaidumo tyrimų platformos teikia PAMPA MDR1-MDCK Caco-2 PEPT1 PEPT2 ir kitus tyrimo modelius;
- Didelė patirtis tiriant tirpiklius ir naudojant įvairias dozavimo formas, tokias kaip pralaidumą gerinantys nanonešikliai liposomų mikroemulsijos ir kt.
- Pilna metabolizmo ir klirenso tyrimų platforma, skirta eksperimentams su plazmos kepenų inkstų audinio homogenatu S9 ir kitomis matricomis;
- Aukštos klasės biologinės analizės instrumentai ir turtinga metodų kūrimo patirtis kiekybinė apatinė riba gali siekti pg/mL;
- Pakankama imunogeniškumo tyrimų patirtis, atitinkanti FDA/NMPA pateikimo reikalavimus;
- Suteikti integruoto projektų valdymo patirtį, turinčią didelę eksperimentinio projektavimo ir projektų valdymo patirtį.
