PEGilasyon - PEGylation
PEGilasyon (veya pegilasyon ), polietilen glikolün (eczacılıkta makrogol olarak adlandırılan PEG ) polimer zincirlerinin bir ilaç, terapötik protein veya vezikül gibi moleküllere ve makro yapılara hem kovalent hem de kovalent olmayan bağlanması veya birleşmesi sürecidir ve daha sonra tarif edilir. olarak PEGile .
PEGilasyon, hedef molekül ile reaktif bir PEG türevinin inkübasyonu ile rutin olarak gerçekleştirilir. PEG'nin bir ilaca veya terapötik proteine kovalent bağlanması, ajanı konakçının bağışıklık sisteminden "maskeleyebilir" ( immünojenisiteyi ve antijenisiteyi azaltır ) ve hidrodinamik boyutunu (çözelti içindeki boyutu) artırabilir, bu da böbrek klirensini azaltarak dolaşım süresini uzatır . PEGilasyon ayrıca hidrofobik ilaçlara ve proteinlere suda çözünürlük sağlayabilir . Farmakolojik avantajlarını ve kabul edilebilirliğini kanıtlamış olan PEGylation teknolojisi, büyüyen milyarlarca dolarlık bir endüstrinin temelidir.
metodoloji
PEGilasyon, polimer PEG ipliklerinin moleküllere, en tipik olarak peptitlere , proteinlere ve antikor fragmanlarına bağlanması işlemidir ve bu, birçok terapötik maddenin güvenliğini ve etkinliğini artırabilir . Konformasyondaki değişiklikler , elektrostatik bağlanma , hidrofobiklik vb. dahil olmak üzere fizyokimyasal özelliklerde değişiklikler üretir . Bu fiziksel ve kimyasal değişiklikler, terapötik maddenin sistemik tutulmasını arttırır. Ayrıca, terapötik kısmın hücre reseptörlerine bağlanma afinitesini etkileyebilir ve absorpsiyon ve dağılım modellerini değiştirebilir.
PEGilasyon, bir molekülün moleküler ağırlığını artırarak, değiştirilmemiş forma göre geliştirilmiş ilaç çözünürlüğü, potansiyel olarak azaltılmış toksisite ile ve azaltılmış etkinlik olmadan azaltılmış dozaj sıklığı , uzun dolaşım ömrü, artan ilaç stabilitesi ve arttırılmış ilaç stabilitesi gibi birkaç önemli farmakolojik avantaj sağlayabilir. proteolitik bozulmaya karşı koruma; PEGile formlar da patent koruması için uygun olabilir.
PEG'lenmiş ilaçlar
Bir atıl ve bağlanma hidrofilik polimer, birinci kan ömrünü ve kontrol uzatmak için 1970'de rapor edilmiştir immünojenikliği ait protein . Polimer olarak polietilen glikol seçilmiştir. 1981'de Davis ve Abuchowski, piyasaya üç PEGillenmiş ilaç getiren Enzon, Inc.'i kurdu. Abuchowski daha sonra Prolong Pharmaceuticals'ı kurdu ve CEO'su oldu.
PEGilasyonun klinik değeri artık iyi bilinmektedir. Enzon Pharmaceuticals, Inc., ABD tarafından üretilen ADAGEN (pegademase bovine) , Mart 1990'da ABD Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) tarafından onaylanan ilk PEGillenmiş proteindi . Kemik iliği transplantasyonuna ve gen tedavisi ile enzim replasmanına alternatif olarak, şiddetli kombine immünojenisite sendromunun (ADA-SCID) bir formunu tedavi etmek için kullanılır . ADAGEN'in piyasaya sürülmesinden bu yana, çok sayıda PEGillenmiş protein ve peptit farmasötikleri takip etmiştir ve diğerleri klinik deneme veya geliştirme aşamasındadır. En başarılı iki ürün olan Pegasys ve Neulasta'nın satışları 2011'de 5 milyar doları aştı. Piyasada bulunan tüm PEGillenmiş farmasötikler metoksipoli(etilen glikol) veya mPEG içerir. Piyasadaki PEG ile işlenmiş ilaçlar (FDA onay yılına göre ters kronolojide) şunları içermektedir:
- Hem Moderna aşısında hem de Pfizer-BioNTech COVID-19 aşısında yardımcı madde olarak PEGillenmiş bir lipid kullanılır . Her iki RNA aşısı da, lipid adı verilen yağlı moleküllerden oluşan bir baloncuk içine yerleştirilmiş Messenger RNA veya mRNA'dan oluşur. Her biri için tescilli lipid teknolojisi kullanılır. Her iki aşıda da kabarcıklar, stabilize edici bir polietilen glikol molekülü ile kaplanmıştır. Aralık 2020 itibariyle, 19 Aralık'a kadar Pfizer–BioNTech COVID-19 aşısı uygulanan en az üç "Alaska sağlık çalışanı" kişide PEG'in alerjik reaksiyonu tetikleyebileceğine dair bazı endişeler var. Moderna aşısındaki belirli PEGillenmiş molekül, DMG-PEG 2000 olarak bilinir .
- Pegvaliase (Biomarin) – Fenilketonüri tedavisi için PEG'lenmiş rekombinant fenilalanin amonyak liyaz , Mayıs 2018'de ABD için FDA tarafından onaylanmıştır .
- Hemofili A hastalarının tedavisi için Adynovate – PEGile Antihemofilik Faktör VIII . ( Baxalta , 2015)
- İrinotekan lipozom (Onivyde) - PEG'lenmiş lipozom irinotekan hidroklorür trihidrat metastatik tedavisinde pankreas kanseri tedavisine devam yetişkinlerde gemsitabin tedavi tabanlı. ( İpsen , 2015)
- Tekrarlayan multipl skleroz formları olan hastaların tedavisi için Plegridy – PEGillenmiş İnterferon Beta-1a . ( Biogen , 2014)
- Naloxegol (Movantik) - PEG'lenmiş naloksol tedavisinde opioid teşvikli kabızlık , kronik olmayan ağrı, kanser ile yetişkin hastalarda (BM-pegile metadon yan neden olabilir mide-bağırsak reaksiyonları). ( AstraZeneca , 2014)
- Peginesatide (Omontys) – diyalize giren yetişkin hastalarda kronik böbrek hastalığı ile ilişkili anemiyi tedavi etmek için ayda bir kez verilen ilaç ( Affymax / Takeda Pharmaceuticals , 2012)
- Peglotikaz (Krystexxa) – Gut tedavisi için PEGile ürikaz ( Savient , 2010)
- Sertolizumab pegol (Cimzia) – orta ila şiddetli romatoid artrit ve Crohn hastalığının tedavisi için monoklonal antikor , inflamatuar bir gastrointestinal bozukluk ( Nektar / UCB Pharma , 2008)
- Metoksi polietilen glikol-epoetin beta (Mircera) – Kronik böbrek hastalığı ile ilişkili anemiyle mücadele için PEGile eritropoietin formu ( Roche , 2007)
- Pegaptanib (Macugen) - muamele neovasküler yaşa bağlı için kullanılan maküler dejenerasyon ( Pfizer , 2004)
- Pegfilgrastim (Neulasta) – Şiddetli kanser kemoterapisinin neden olduğu nötropeni için PEG'lenmiş rekombinant metionil insan granülosit koloni uyarıcı faktör ( Amgen , 2002)
- Pegvisomant (Somavert) – Akromegali tedavisi için PEG- insan büyüme hormonu mutein reseptör antagonisti ( Pfizer , 2002)
- Peginterferon alfa-2a (Pegasys) – Kronik hepatit C ve hepatit B tedavisinde kullanım için PEGillenmiş interferon alfa ( Hoffmann-La Roche , 2002)
- Peginterferon alfa-2b (PegIntron) – Kronik hepatit C ve hepatit B tedavisinde kullanım için PEGillenmiş interferon alfa ( Schering-Plough / Enzon , 2000)
- Doksorubisin HCl lipozomu (Doxil/Caelyx) – Kanser tedavisi için doksorubisin içeren PEGillenmiş lipozom (Alza, 1995)
- Pegaspargaz ( Oncaspar ) – L-asparaginazın doğal modifiye edilmemiş formuna aşırı duyarlı hastalarda akut lenfoblastik lösemi tedavisi için PEGillenmiş L-asparaginaz ( Enzon , 1994). Bu ilaç yakın zamanda ön hat kullanımı için onaylandı.
- Pegademase bovine (Adagen) – Şiddetli kombine immün yetmezlik hastalığının (SCID) tedavisi için PEG- adenozin deaminaz (Enzon, 1990)
Patent davası
PEGile lipit nanoparçacık ilaç teslimi ait (LNP) sistemi mRNA aşısı olarak bilinen mRNA-1273 ile devam eden patent dava konusu olmuştur Arbutus BioPharma kimden, Moderna önceden LNP teknolojisini lisanslı almıştı. 4 Eylül 2020'de Nature Biotechnology , Moderna'nın devam eden davada önemli bir mücadeleyi kaybettiğini bildirdi.
Araştırmada kullanın
PEGilasyonun, insan olmayan hücrelerde protein dağıtımı, hücre transfeksiyonu ve gen düzenlemesi için biyoteknolojide pratik kullanımları vardır .
İşlem
PEGilasyonun ilk adımı, PEG polimerinin bir veya her iki uçta uygun işlevselleştirilmesidir. Her bir uçta aynı reaktif parça ile aktive edilen PEG'ler " homobifonksiyonel " olarak bilinirken , mevcut fonksiyonel gruplar farklıysa, o zaman PEG türevi " heterobifonksiyonel " veya " heterofonksiyonel " olarak adlandırılır. PEG polimerinin kimyasal olarak aktif veya aktive edilmiş türevleri, PEG'i istenen moleküle bağlamak için hazırlanır.
Bugüne kadar protein konjugasyonu için kullanılan genel PEGilasyon prosesleri , genel olarak iki tipte sınıflandırılabilir, yani bir çözelti fazı kesikli proses ve bir kolon üzeri beslemeli kesikli proses. Basit ve yaygın olarak kabul edilen yığın işlemi karıştırma içerir reaktifler birlikte uygun bir çözücü içerisinde bir tampon çözeltisi onun göre uygun bir teknik kullanılarak istenen ürünün ayrılması ve saflaştırılması, ardından, tercihen 4 ila 6 ° C arası bir sıcaklıkta, fizikokimyasal özelliklerinden , de dahil olmak üzere , boyut dışlama kromatografisi (SEC), iyon değiştirme kromatografisi (IEX), hidrofobik etkileşim kromatografisi (HIC) ve zarların ya da sulu iki-fazlı sistemler ( ATPS ).
PEG türevi için uygun fonksiyonel grubun seçimi, PEG'e bağlanacak olan molekül üzerindeki mevcut reaktif grubun tipine bağlıdır. Proteinler için tipik reaktif amino asitler arasında lizin , sistein , histidin , arginin , aspartik asit , glutamik asit , serin , treonin ve tirozin bulunur . N-terminal amino grubu ve C-terminali karboksilik asit , aldehit fonksiyonel polimerler ile konjugasyon yoluyla bölgeye özgü bir bölge olarak da kullanılabilir .
Birinci nesil PEG türevlerini oluşturmak için kullanılan teknikler genellikle PEG polimerini hidroksil grupları, tipik olarak anhidritler , asit klorürler , kloroformatlar ve karbonatlar ile reaktif olan bir grupla reaksiyona sokmaktadır . İkinci nesil PEGilasyon kimyasında aldehit, esterler , amidler vb. gibi daha verimli fonksiyonel gruplar konjugasyon için uygun hale getirilmiştir.
PEGilasyon uygulamaları giderek daha gelişmiş ve sofistike hale geldikçe, konjugasyon için heterobifonksiyonel PEG'lere olan ihtiyaçta bir artış olmuştur. Bu heterobifonksiyonel PEG'ler, hidrofilik , esnek ve biyouyumlu bir aralayıcının gerekli olduğu iki varlığı birbirine bağlamada çok faydalıdır . Heterobifonksiyonel PEG'ler için tercih edilen uç gruplar, maleimid , vinil sülfonlar , piridil disülfid , amin , karboksilik asitler ve NHS esterleridir.
Polimerin dallanmış, Y şeklinde veya tarak şeklinde olduğu üçüncü nesil pegilasyon ajanları mevcuttur ve düşük viskozite ve organ birikimi eksikliği gösterir . Son zamanlarda PEGilasyonun enzimatik yaklaşımları da geliştirilmiş, böylece konjugasyon araçlarını daha da genişletmiştir. Enzimatik yöntemlerle elde edilen PEG-protein konjugatları halihazırda klinik kullanımdadır, örneğin: Lipegfilgrastim , Rebinyn , Esperoct .
sınırlamalar
PEGillenmiş bileşikler için klirens sürelerindeki öngörülemezlik, karaciğerde büyük moleküler ağırlıklı bileşiklerin birikmesine ve bu da bilinen toksikolojik sonuçları olmayan inklüzyon cisimciklerine yol açabilir. Ayrıca, zincir uzunluğundaki değişiklik, in vivo olarak beklenmeyen klirens sürelerine yol açabilir . Ayrıca, PEGilasyon reaksiyonunun deneysel koşulları (yani pH, sıcaklık, reaksiyon süresi, işlemin toplam maliyeti ve PEG türevi ile peptit arasındaki molar oran) da nihai PEGillenmiş ürünlerin stabilitesi üzerinde bir etkiye sahiptir. Yukarıda bahsedilen sınırlamaların üstesinden gelmek için, PEG molekülünün boyutunu (Mw), sayısını, yerini ve bağlantı tipini değiştirmek gibi farklı stratejiler birkaç araştırmacı tarafından önerildi.
Ayrıca bakınız
- sitokrom c
- interferon
- Matris destekli lazer desorpsiyon/iyonizasyon
- proteomik
- Katı lipid nanoparçacıkları
Referanslar
Dış bağlantılar
Scholia , PEGilasyon (Q682252) için bir profile sahiptir . |
- PEGilasyon , ScienceDirect (2017)