NL-PEPTIDES DELIVERY™-Technologie als innovative Methode zur Herstellung von Peptiden der neuen Generation

Synthagen Laboratories

NL-PEPTIDES DELIVERY™-Technologie als innovative Methode zur Herstellung von Peptiden der nächsten Generation Ein Vergleich der Wirkung und Haltbarkeit traditioneller Peptide gegenüber einer innovativen Methode der Synthese und oralen Abgabe von Peptiden.

Zusammenfassung: In der Praxis finden nur wenige traditionelle Peptide Anwendung, da sie biologisch instabil sind und schnell abgebaut werden. Die Lösung dieses Problems ist die Peptidmodifikation, die stabile und wirksame Peptidformen ermöglicht. Peptide der nächsten Generation, die durch Synthese mit der NL-PEPTIDES-Technologie hergestellt werden, sind in einer Doppel-Kapsel-Form eingeschlossen, die im NL-PEPTIDES DELIVERY™-System entwickelt wurde, um die Wirksamkeit und Stabilität der Peptide zu maximieren.

Abkürzungsverzeichnis: • AFP – Pharmakologisch aktive Peptide • NL-PEPTIDES – Peptide der nächsten Generation • NL-PEPTIDES DELIVERY – Technologie zur oralen Abgabe

Schlüsselwörter: • Peptid • Peptidbindung • Analog • Modifikation • Ausfällung • Amidierung • Acetylierung • Synthese • Technologie • Ausfällung • Arginin

Einführung

Die NL-PEPTIDES DELIVERY™-Technologie ermöglicht als innovative Methode eine therapeutische Wirkung, die die Wirkung traditioneller Peptide übertrifft. Die Wirksamkeit von NL-PEPTIDES DELIVERY™ wurde anhand von Antworten auf Probleme bei der Herstellung von Peptiden bestätigt, die unversehrt den Darm erreichen und anschließend vollständig aufgenommen werden. Die innovative NL-PEPTIDES DELIVERY™-Technologie ist durch Patentrecht als neue Form von Peptid-Analoga zum Entwickeln und Vermarkten oraler Peptide geschützt und mit einem spezialisierten Abgabesystem kombiniert.

WAS SIND TRADITIONELLE PEPTIDE

Aus rein chemischer Sicht treten Peptide in unverzweigter Form auf und haben nur zwei spezifische Enden. Eines davon wird als Aminoterminus bezeichnet, wo eine Aminosäure mit einer freien α-Aminogruppe ist vorhanden. Die andere wird als Carboxylterminus oder C-Terminus bezeichnet, wo eine Aminosäure mit einer freien α-Carboxylgruppe ist vorhanden. Peptide sind chemische Verbindungen, die ähnlich wie Proteine aus Aminosäuren aufgebaut sind. Sie sind Gegenstand breiten Interesses und erfüllen wichtige biologische Funktionen. Viele Hormone und Neurotransmitter sind tatsächlich Peptide. Im Fall endogener Peptide wirken sie antimikrobiell und fungieren als Abwehrsystem des Körpers. Natürlich vorkommende Peptide gelten aufgrund ihrer hohen Aktivität, geringen Toxizität und fehlenden Arzneimittelwechselwirkungen als attraktive Verbindungen mit therapeutischer Bedeutung. In der medizinischen Praxis finden nur wenige Peptide Anwendung, da sie biologisch instabil sind und schnell abgebaut werden. Die Lösung für das genannte Problem der Peptidstabilität ist deren Synthese, die stabile Peptidformen ermöglicht. Gleiches gilt für die Synthese von Peptiden aus natürlichen Quellen, die unter anderem bei der Herstellung von Impfstoffen verwendet werden.

DIE PEPTIDBINDUNG

Kohlenstoff, als Ergebnis der Reaktion von α–Carboxylgruppe bindet an den Stickstoff der α–Aminogruppe über eine Einfachbindung – eine Peptidbindung. Es wird allgemein angenommen, dass diese Bindung als zwei Strukturen gebildet wird, die in einem definierten gegenseitigen Gleichgewicht verbleiben. Die C–N-Bindung wechselt zu C=N und umgekehrt. Eine Rotation um die C=N-Achse ist nicht möglich, weshalb die Peptidbindung ausreichend starr ist, um die Eigenschaften einer Doppelbindung zu besitzen. Aminosäuren, die an der Bildung einer Peptidbindung beteiligt sind, verlieren Fragmente ihrer Moleküle – speziell die –OH-Gruppe der Carboxylgruppe und –H der Aminogruppe. Aus diesem Grund werden Aminosäuren, die in Peptiden und Proteinen vorkommen, als Aminosäurereste bezeichnet. Die entstehenden Peptidbindungen sind stabil, und ihr Abbau kann nur unter Einwirkung starker Basen und Säuren bei gleichzeitig hohen Temperaturen erfolgen.

PEPTIDSYNTHESE

Je nach dem Peptid, das wir erhalten möchten, wird eine geeignete Methode der Synthese erforderlich ist. In einer kurzen Erklärung werden wir versuchen, die Peptidsynthese in Bezug auf an ihre Größe angepasst. Um ein Dipeptid zu erhalten, muss ein Reagenz verwendet werden, das zu Aktivierung der Carboxylgruppe der acylierten Aminosäure oder der acylierten Aminosäure muss in ein Anhydrid umgewandelt werden. Ein aufwändigerer und komplexerer Prozess ist die Synthese im Fall größerer Peptide, die aus dem Dipeptid durch die Schutzgruppe von der Aminogruppe der N-terminalen Aminosäure entfernt und mit der nächsten acyliert wird. N-geschützte Aminosäure. Dieser Prozess ist besonders zeitaufwendig, da die oben genannten Schritte werden wiederholt, bis das Peptid mit der geplanten Sequenz erhalten wird. Im Fall der Herstellung großer Peptide sind die leistungsfähigsten und einfachste Methode die Merrifield-Methode ist. Diese Methode wird im festen Zustand durchgeführt. Phase. Die C-terminale Aminosäure wird an das Polymer gebunden, wo die das nächste Aminosäure wird dann gekoppelt, bis die gewünschte Kette Länge erreicht wird.

PEPTID-ANALOGA

Als Reaktion auf die instabile Natur traditioneller Peptide werden deren Analoga entworfen und hergestellt. Peptid-Analoga werden definiert als chemischen Verbindungen, in denen ein Atom im Vergleich zur Mutterverbindung durch ein anderes ersetzt wird. Die allgemeinen die Struktur des Peptids unverändert. Peptid-Analoga umfassen Analoga, bei denen bleibt eine Helixstruktur sowie β-Turn und β-Blatt-Analoga. Im ersteren Fall Helices sind eines der Schlüsselelemente der Struktur bioaktiver Peptide. Die Stabilisierung kurzer Oligomerfragmente in einer Helix-Konformation führt zu erhöhter Aktivität. In β-Turn und β-Faltblatt-Analoga, D-Aminosäurereste oder β,γ,δ-Aminosäurereste werden eingefügt. Peptid-Analoga ermöglichen es, neue Peptidverbindungen zu erhalten, die stabiler sind, während sie gleichzeitig in einem breiteren Indikationsspektrum Anwendung finden und innovative Lösungen für Probleme im Zusammenhang mit der Wirkung bestehender Vor-Analog-Formen ermöglichen.

PEPTID-ANALOGA DURCH MODIFIKATION

Traditionelle Peptide haben trotz ihrer unbestreitbaren und zahlreichen Vorteile auch viele Einschränkungen in Bezug auf ihre Anwendung. Die Suche nach neuen, maximal stabilen Peptid-Analoga mit einem breiten Wirkungsspektrum ist das Ergebnis der Instabilität traditioneller Peptide. Analoga traditioneller Peptide enthaltend die Schlüsselsequenz des Peptids sind mit Modifikationen angereichert, die innerhalb der Peptidkette oder der Seitenkette der in der Sequenz vorhandenen Aminosäurereste. Die Einführung von Amidierung und Acetylierung trägt zu verbesserter metabolischer Stabilität und Selektivität. Zu den bekannten Beispielen für Modifikationen, abhängig vom Wirkungsprofil, das die das Peptid zeigen soll, sind N-terminale Acetylierung des Peptids, Zyklisierung, Markierung mit Fluorophoren, C-terminaler Amidierung des Peptids und D-Aminosäuren.

DER PEPTID-SALTING-OUT-PROZESS

Der Salting-out-Prozess beinhaltet die Veränderung der Ladungen an Proteinen. Die Proteinladungen werden durch die Anionen und Kationen eines Salzes neutralisiert. Die Proteinmoleküle ziehen sich nicht gegenseitig an und bilden keine Aggregate, und das Protein selbst wird infolge des Verlusts seiner Hydrathülle ausgefällt. Der Salting-out-Prozess ist reversibel. Im umgekehrten Prozess wird das Salz durch Dialyse entfernt oder seine Konzentration durch Zugabe von Wasser reduziert. Salting-out führt durch die Zugabe eines Argininmoleküls zur Bildung einer stabilen Form des Peptids und ist eine innovative Methode zur Sicherstellung der Peptidstabilität und damit zur Erweiterung der biologischen Aktivität von Peptiden.

ACETILIERUNG UND AMIDIERUNG EINES PEPTIDS

Die N-terminale Acetylierung eines Peptids beinhaltet die Anlagerung von Acetylradikalen an Substrate — das sind Verbindungen mit einer NH2-, OH- oder SH-Gruppe — unter Beteiligung des Enzyms N-Acetyltransferase. Die Quelle des Acetylradikals ist Acetyl-CoA. Die Hauptfunktion der N-Acetyltransferasen besteht darin, die Verbindung der Acetylgruppe mit der Aminogruppe aromatischer Amine und Hydrazine (die N-Acetylierungsreaktion) zu erleichtern, also die Entgiftung potenziell toxischer exogener Verbindungen. Wenn Peptidbindungen gebrochen werden und folglich die Polypeptidkette fragmentiert wird, entstehen Carbonylgruppen. Die Oxidation eines Proteinmoleküls durch ein Hydroxylradikal beginnt mit der Entfernung eines Wasserstoffatoms am α Kohlenstoff der Aminosäure erfolgen. Das entstehende Alkylradikal reagiert mit Sauerstoff und bildet ein Alkylperoxylradikal, das in ein Alkylhydroperoxid übergeht. Das daraus gebildete Alkoxylradikal kann in eine an der α Kohlenstoff, oder es kann zur Fragmentierung der Polypeptidkette führen. Das Vorhandensein des Alkoxyl-Radikals fördert die Fragmentierung der Polypeptidkette. Die Spaltung der Peptidbindung kann über α-amidierung oder Diamidierung. Das währenddessen gebildete N-terminale Peptid α-amid-Fragmentierung enthält eine Amidgruppe an seinem C-Terminus, während das zweite Peptid ein N-α-ketoacyl-Derivat an seinem N-Terminus. Die Fragmentierung über den Diamid-Weg ist durch die Bildung eines N-terminalen Peptids mit einer Diamid-Struktur und eines Peptids, das vom C-Terminus des Proteinmoleküls stammt und eine Isocyanat-Struktur an seinem N-Terminus enthält, gekennzeichnet.

WAS SIND NL-PEPTIDE™

Als Antwort auf die Herausforderungen bei der Herstellung von Peptiden, die intakt den Darm erreichen, haben wir eine Gruppe neuer Peptide geschaffen, die NL-Peptide genannt werden, auch als Peptide der nächsten Generation bezeichnet, abgekürzt AFP. Die Eigenschaften pharmazeutisch aktiver Peptide spiegeln ihre Überlegenheit gegenüber herkömmlichen Peptiden wider. Sie zeichnen sich vor allem durch ihre verlängerte Lebensdauer und Beständigkeit gegenüber pH- und Temperaturänderungen, sowohl während der Produktlagerung als auch im gastrointestinalen Umfeld, wo das Peptid nach Einnahme der Kapsel und Transport in den Dünndarm nicht abgebaut wird. Die NL-Peptid-Gruppe zeichnet sich durch die Fähigkeit aus, natürlich vorkommende Proteine zu imitieren, und durch eine hohe metabolische Stabilität, was bedeutet, dass NL-Peptide, die wie natürliche Proteine wirken, intakt aus dem Darm aufgenommen werden und während der Absorption nicht abgebaut werden.

DIE BILDUNG VON NL-PEPTIDEN™ DURCH SYNTHese

Die chemische Beschreibung der durch Modifikation mittels Synthese hergestellten NL-Peptide wird im Folgenden erläutert. Die Technologie, die auf dem Prinzip der Ausfällung des Peptids mit Arginin basiert, wurde durch eine Synthese verbessert, die eine N-Acetylierung des Aminoterminus des Peptids in Kombination mit gleichzeitiger Amidierung des Carboxylterminus der Bindung umfasst. Die Gesamtheit der durchgeführten Modifikationsprozesse führt zu einer 10-fachen Steigerung der Stabilität von NL-PEPTIDEN und der erwähnten Fähigkeit, natürliche Proteine zu imitieren.

NL-PEPTIDES DELIVERY™-TECHNOLOGIE

Bei der Aufgabe, eine moderne Technologie für die orale Abgabe von Peptiden zu schaffen, war es entscheidend, zunächst eine einfache Technologie zu entwickeln, die vielseitig für eine breite Produktpalette einsetzbar ist, sowie gleichzeitig mehrere effektive Produkte auf einmal herzustellen – durch ein Verfahren, das die Entwicklung eines Systems ermöglicht, das einen solchen Betriebsmodus erlaubt. Bestehende Probleme im Zusammenhang mit der Aufnahme wurden bisher nur durch die erwähnten Peptidmodifikationen angegangen. In unserem Fall haben wir uns neben der Modifikation des Peptids auf die unbestreitbar wichtige Herausforderung konzentriert, das Problem des Peptidtransports vom Zeitpunkt der oralen Verabreichung über die Passage zum Dünndarm bis hin zur Aufnahme der Verbindung zu lösen. Die Lösung der oben genannten technologischen Probleme ist die Schaffung einer neuen, einfachen und effektiven Peptid-Abgabetechnologie, die wir als NL-PEPTIDES DELIVERY™ bezeichnen.

DAS WIRKPROFIL DER NL-PEPTIDES DELIVERY™-TECHNOLOGIE

Das Wirkprofil, basierend auf der NL-PEPTIDES DELIVERY-Technologie, ermöglicht es primär, dass das Peptid über eine speziell entwickelte Beschichtung, die das NL-Peptid umgibt, den Dünndarm erreicht. Über die reine Abgabe des Peptids an den Dünndarm hinaus ist es wichtig, dass das gesamte lokale Umfeld im Darm die Aufnahme des dort abgegebenen Peptids begünstigt. Dieses Problem war aufgrund der Anwesenheit von peptidabbauenden Enzymen – Peptidasen – im Darm bedeutend. Die Hauptenzyme, die Peptide abbauen, sind proteolytische Enzyme, sogenannte Proteasen, die verhindern, dass das Peptid seine Reise fortsetzt, indem sie es im Dünndarm abbauen. Ein weiterer problematischer Faktor, den wir gelöst haben, ist die schlechte Aufnahme des Peptids selbst durch die Wand des Dünndarms.

VORTEILE DER NL-PEPTIDES DELIVERY™-TECHNOLOGIE

Mit Fokus auf das spezifische Wirkprofil der NL-PEPTIDES DELIVERY™-Technologie basiert diese auf der Entwicklung einer neuen Doppel-Kapsel mit Schutzbeschichtungen, die das Problem sowohl der Abgabe des Peptids an den Dünndarm und dessen Passage durch die Darmwand als auch des Abbaus des Peptids an diesem Ort löst. Die Schutzbeschichtung, die die äußerste Oberfläche der Kapsel bildet, schützt die Verbindung vor pH-Änderungen und Magensäure, sodass das Peptid den Darm erreicht. Durch den Einsatz eines Proteaseinhibitors in der Kapselzusammensetzung wird das Peptid — das sonst abbaubar wäre — nicht zersetzt, während gleichzeitig der lokale Darm-pH gesenkt und das Milieu für die Peptidaufnahme vorbereitet wird. Ein Absorptionsverstärker wurde verwendet, um die Aufnahme des Peptids durch den Dünndarm zu verbessern. Das NL-Peptid ist von einer Beschichtung umgeben, die es vom Proteaseinhibitor trennt. Der Inhibitor selbst ist eine Säure, die in Kombination mit dem Peptid dieses abbauen könnte. Durch die Trennung von der Säure mittels einer Kapsel-in-Kapsel-Technik haben wir eine stabile pharmazeutische Zusammensetzung erhalten, die während der Lagerung nicht zerfällt.

WIE DIE NL-PEPTIDES DELIVERY™ TECHNOLOGIE IM VERDAUUNGSSYSTEM FUNKTIONIERT

Peptide der nächsten Generation werden durch Synthese mit der NL-PEPTIDES-Technologie hergestellt. In Form einer Doppel-Kapsel, die im NL-PEPTIDES DELIVERY™ System entwickelt wurde, durchlaufen sie nach oraler Einnahme einen definierten Weg durch das Verdauungssystem. Die geschluckte Kapsel erreicht unversehrt den Dünndarm, wo der Proteaseinhibitor freigesetzt wird und durch Senkung des Darm-pH-Werts auf 5,5 ein geeignetes Absorptionsmilieu schafft. Im nächsten Schritt werden der Wirkstoff und der Absorptionsverstärker freigesetzt, wodurch das Peptid effektiv vom Körper aufgenommen werden kann.

ERGEBNISSE DER ANWENDUNG DER NL-PEPTIDES DELIVERY™ TECHNOLOGIE

Ein Vergleich der Ergebnisse der oralen Verabreichung in Form einer Doppel-Kapsel mit der nasalen Verabreichung des Peptids erlaubt die Bestimmung der Überlegenheit und Wirksamkeit einer der Verabreichungsmethoden. Die Konzentration des Peptids bei oraler Verabreichung unserer Kapsel ist deutlich höher als bei nasaler Verabreichung. In der Studie wurden in beiden Fällen dieselben Peptiddosen verwendet. Die Ergebnisse dieser Studien zeigen klar die Überlegenheit unserer Technologie gegenüber der nasalen Verabreichung.

DAS ERGEBNIS DER ARBEIT VON SYNTHAGEN LABORATORIES

Die Aufgabe, die wir uns gestellt haben, betraf die Entwicklung einer neuen Technologie zur Steigerung der Wirksamkeit von Peptiden. Die orale Peptid-Liefertechnologie NL-PEPTIDES DELIVERY basiert auf innovativer Peptidtherapie kombiniert mit der von uns entwickelten neuartigen oralen Verabreichungsmethode. Eine multimediale Präsentation unserer Technologie ermöglicht ein genaues Verständnis jeder einzelnen Phase.

Visuell sind die Ergebnisse unserer Arbeit in der Präsentation zu sehen.