ПЭГилирование

редактировать
Эта статья посвящена пегилированию в фармацевтическом контексте. Для массового промышленного процесса см. Этоксилирование. Полиэтиленгликоль

ПЭГилирование (или пегилирование) - это процесс как ковалентного, так и нековалентного присоединения или амальгамирования полимерных цепей полиэтиленгликоля (ПЭГ, в аптеке называется макрогол ) с молекулами и макроструктурами, такими как лекарство, терапевтический белок или везикула, который затем описывается как ПЭГилированный.

ПЭГилирование обычно достигается путем инкубации реактивного производного ПЭГ с молекулой-мишенью. Ковалентное присоединение ПЭГ к лекарству или терапевтическому белку может «замаскировать» агент от иммунной системы хозяина (снижая иммуногенность и антигенность ) и увеличивать его гидродинамический размер (размер в растворе), что продлевает время его циркуляции за счет уменьшения почечного клиренса. ПЭГилирование также может обеспечивать растворимость в воде гидрофобных лекарств и белков. Доказав свои фармакологические преимущества и приемлемость, технология ПЭГилирования является основой растущей многомиллиардной индустрии.

СОДЕРЖАНИЕ

  • 1 Методология
  • 2 ПЭГилированные препараты
    • 2.1 Патентный процесс
  • 3 Использование в исследованиях
  • 4 Процесс
  • 5 Ограничения
  • 6 См. Также
  • 7 ссылки
  • 8 Внешние ссылки

Методология

Сравнение уриказы и ПЭГ-уриказы ; ПЭГ-уриказа включает 40 полимеров ПЭГ 10 кДа. Пегилирование улучшает его растворимость при физиологическом pH, увеличивает время полужизни в сыворотке и снижает иммуногенность без ущерба для активности. Верхние изображения показывают весь тетрамер, нижние изображения показывают один из лизинов, который является ПЭГилированным. (уриказа из PDB : 1uox и модель PEG-уриказы из ссылки; включено только 36 полимеров PEG)

ПЭГилирование - это процесс присоединения цепей полимерного ПЭГ к молекулам, чаще всего к пептидам, белкам и фрагментам антител, который может повысить безопасность и эффективность многих терапевтических средств. Он вызывает изменения физико-химических свойств, включая изменения конформации, электростатического связывания, гидрофобности и т. Д. Эти физические и химические изменения увеличивают системное удерживание терапевтического агента. Кроме того, он может влиять на аффинность связывания терапевтического фрагмента с рецепторами клетки и может изменять характер абсорбции и распределения.

Пегилирование за счет увеличения молекулярной массы молекулы может придать несколько существенных фармакологических преимуществ по сравнению с немодифицированной формой, например, улучшенная растворимость лекарственного средства, уменьшенная частота дозирования с потенциально сниженной токсичностью и без снижения эффективности, увеличенная циркулирующая жизнь, повышенная стабильность лекарственного средства и повышенная защита от протеолитической деградации; Пегилированные формы также могут иметь право на патентную защиту.

ПЭГилированные препараты

Присоединение инертного и гидрофильного полимера, было впервые сообщено в 1970 году, чтобы продлить срок службы крови и контроля иммуногенности из белков. В качестве полимера был выбран полиэтиленгликоль. В 1981 году Дэвис и Абуховски основали Enzon, Inc., которая вывела на рынок три пегилированных препарата. Позже Абуховски основал и является генеральным директором Prolong Pharmaceuticals.

Клиническая ценность ПЭГилирования в настоящее время хорошо известна. АДАГЕН (пегадемаза крупного рогатого скота), производимый Enzon Pharmaceuticals, Inc., США, был первым пегилированным белком, одобренным Управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) в марте 1990 года, который вышел на рынок. Он используется для лечения тяжелой формы синдрома комбинированной иммуногенности (ADA-SCID) в качестве альтернативы трансплантации костного мозга и замещению ферментов генной терапией. С момента появления АДАГЕНА появилось большое количество фармацевтических препаратов, содержащих пегилированный белок и пептид, а многие другие находятся на стадии клинических испытаний или разработки. Продажи двух наиболее успешных продуктов, Pegasys и Neulasta, превысили 5 миллиардов долларов в 2011 году. Все коммерчески доступные ПЭГилированные фармацевтические препараты содержат метоксиполи (этиленгликоль) или мПЭГ. Пегилированные фармацевтические препараты на рынке (в обратной хронологии по годам утверждения FDA) включают:

Патентные тяжбы

Система доставки лекарственного средства в виде ПЭГилированных липидных наночастиц (LNP) мРНК-вакцины, известной как мРНК-1273, является предметом текущих патентных тяжб с Arbutus Biopharma, у которой Moderna ранее лицензировала технологию LNP. 4 сентября 2020 года Nature Biotechnology сообщила, что Moderna проиграла ключевую проблему в продолжающемся деле.

Использование в исследованиях

ПЭГилирование находит практическое применение в биотехнологии для доставки белков, трансфекции клеток и редактирования генов в нечеловеческих клетках.

Процесс

Первой стадией ПЭГилирования является подходящая функционализация полимера ПЭГ на одном или обоих концах. ПЭГ, которые активируются на каждом конце одним и тем же реактивным фрагментом, известны как « гомобифункциональные », тогда как, если присутствующие функциональные группы различны, то производное ПЭГ называют « гетеробифункциональным » или « гетерофункциональным ». Химически активные или активированные производные полимера PEG получают для присоединения PEG к желаемой молекуле.

Общие процессы ПЭГилирования, используемые до настоящего времени для конъюгации белков, можно в общих чертах разделить на два типа, а именно периодический процесс в фазе раствора и периодический процесс с подпиткой на колонке. Простой и широко принятый периодический процесс включает смешивание реагентов вместе в соответствующем буферном растворе, предпочтительно при температуре от 4 до 6 ° C, с последующим разделением и очисткой целевого продукта, используя подходящий метод на основе своих физико - химических свойств, включая эксклюзионную хроматографию (SEC), ионообменную хроматографию (IEX), хроматографию гидрофобного взаимодействия (HIC) и мембраны или водные двухфазные системы ( ATPS ).

Выбор подходящей функциональной группы для производного PEG основан на типе доступной реакционноспособной группы в молекуле, которая будет связана с PEG. Для белков типичные реактивные аминокислоты включают лизин, цистеин, гистидин, аргинин, аспарагиновую кислоту, глутаминовую кислоту, серин, треонин и тирозин. N-концевую аминогруппу и C-концевую карбоновую кислоту также можно использовать в качестве сайт-специфичного сайта путем конъюгации с полимерами с альдегидными функциональными группами.

Способы, используемые для образования производных PEG первого поколения, обычно включают реакцию полимера PEG с группой, которая реагирует с гидроксильными группами, обычно ангидридами, хлорангидридами, хлорформиатами и карбонатами. В химии ПЭГилирования второго поколения для конъюгации доступны более эффективные функциональные группы, такие как альдегид, сложные эфиры, амиды и т.д.

Поскольку приложения ПЭГилирования становятся все более и более продвинутыми и сложными, возрастает потребность в гетеробифункциональных ПЭГ для конъюгации. Эти гетеробифункциональные ПЭГ очень полезны для связывания двух объектов, где необходим гидрофильный, гибкий и биосовместимый спейсер. Предпочтительными концевыми группами для гетеробифункциональных ПЭГ являются малеимид, винилсульфоны, пиридилдисульфид, амин, карбоновые кислоты и сложные эфиры NHS.

Пегилированные агенты третьего поколения, в которых полимер имеет разветвленную, Y-образную или гребенчатую форму, обладают пониженной вязкостью и отсутствием скопления органов. Недавно также были разработаны ферментативные подходы к ПЭГилированию, что дополнительно расширило инструменты конъюгации. Конъюгаты ПЭГ-белок, полученные ферментативными методами, уже используются в клинической практике, например: Липегфилграстим, Ребинин, Эсперокт.

Ограничения

Непредсказуемость времени клиренса для ПЭГилированных соединений может привести к накоплению соединений с большим молекулярным весом в печени, что приведет к образованию телец включения без известных токсикологических последствий. Кроме того, изменение длины цепи может привести к неожиданному времени выведения in vivo. Более того, экспериментальные условия реакции ПЭГилирования (т.е. pH, температура, время реакции, общая стоимость процесса и молярное соотношение между производным ПЭГ и пептидом) также влияют на стабильность конечных продуктов ПЭГ-илирования. Чтобы преодолеть вышеупомянутые ограничения, несколько исследователей предложили различные стратегии, такие как изменение размера (Mw), количества, местоположения и типа связывания молекулы PEG.

Смотрите также

использованная литература

внешние ссылки

Последняя правка сделана 2024-01-10 04:44:10
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте