Tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY™ come metodo innovativo per creare peptidi di nuova generazione

Synthagen Laboratories

Tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY™ come metodo innovativo di produzione di peptidi di nuova generazione Un confronto tra l'azione e la durata dei peptidi tradizionali rispetto a un metodo innovativo di sintesi e somministrazione orale dei peptidi.

Sommario: In pratica, solo pochi peptidi tradizionali trovano applicazione a causa della loro instabilità biologica e rapida degradazione. La soluzione a questo problema è la modificazione dei peptidi, che permette di ottenere forme stabili ed efficaci di peptidi. I peptidi di nuova generazione, prodotti tramite sintesi usando la tecnologia NL-PEPTIDES, sono stati racchiusi in una doppia capsula creata all'interno del sistema NL-PEPTIDES DELIVERY™, consentendo di massimizzare efficacia e stabilità dei peptidi.

Elenco delle abbreviazioni: • AFP – Peptidi Farmaceuticamente Attivi • NL-PEPTIDES – Peptidi di Nuova Generazione • NL-PEPTIDES DELIVERY – Tecnologia di Somministrazione Orale

Parole chiave: • peptide • legame peptidico • analogo • modificazione • salting-out • amidazione • acetilazione • sintesi • tecnologia • salting-out • arginina

Introduzione

La tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY™, come metodo innovativo, permette di ottenere un effetto terapeutico che supera l'azione dei peptidi tradizionali. L'efficacia di NL-PEPTIDES DELIVERY™ è stata confermata in base alle risposte a problematiche relative alla produzione di peptidi che raggiungono l'intestino intatti e vengono successivamente assorbiti completamente. L'innovativa tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY™ è protetta da brevetto come nuova forma di analoghi peptidici per lo sviluppo e la commercializzazione di peptidi orali, combinata con un sistema di rilascio specializzato.

COSA SONO I PEPTIDI TRADIZIONALI

Da un punto di vista puramente chimico, i peptidi si presentano in forma lineare e hanno solo due estremità specifiche. Una di esse è chiamata termine amminico, dove un amminoacido con un gruppo libero α-gruppo amminico è presente. L'altro è chiamato termine carbossilico o C-terminale, dove un amminoacido con un gruppo libero α-gruppo carbossilico è presente. I peptidi sono composti chimici costruiti, similmente alle proteine, da amminoacidi. Sono oggetto di ampio interesse, svolgendo importanti funzioni biologiche. Molti ormoni e neurotrasmettitori sono infatti peptidi. Nel caso dei peptidi endogeni, agiscono come antimicrobici, funzionando come sistema di difesa del corpo. I peptidi naturali sono considerati composti attraenti di rilevanza terapeutica grazie al loro alto grado di attività, bassa tossicità e assenza di interazioni farmacologiche. In pratica medica, solo pochi peptidi trovano applicazione a causa della loro instabilità biologica e rapida degradazione. La soluzione al problema della stabilità dei peptidi è la loro sintesi, che permette di ottenere forme stabili di peptidi. Lo stesso vale per la sintesi di peptidi da fonti naturali, utilizzati, tra l'altro, nella produzione di vaccini.

IL LEGAME PEPTIDICO

Carbonio, a seguito della reazione del αgruppo carbossilico, si lega all'azoto del αgruppo amminico tramite un legame singolo — un legame peptidico. Si assume generalmente che questo legame si formi come due strutture che rimangono in un equilibrio reciproco definito. Il legame C–N passa a C=N e viceversa. La rotazione attorno all'asse C=N non è possibile, motivo per cui il legame peptidico è sufficientemente rigido da possedere le caratteristiche di un doppio legame. Gli aminoacidi che partecipano alla formazione di un legame peptidico perdono frammenti delle loro molecole — specificamente il gruppo –OH dal gruppo carbossilico e –H dal gruppo amminico. Per questo motivo, gli aminoacidi presenti nei peptidi e nelle proteine sono chiamati residui di aminoacido. I legami peptidici risultanti sono stabili e la loro rottura può avvenire solo sotto l'azione di basi e acidi forti a temperature simultaneamente elevate.

SINTESI PEPTIDICA

A seconda del peptide che desideriamo ottenere, si utilizza un metodo appropriato di è richiesta la sintesi. In una breve spiegazione, tenteremo di presentare la sintesi peptidica in relazione alla sua dimensione. Per ottenere un dipeptide, deve essere usato un reagente che porti a attivazione del gruppo carbossilico dell'aminoacido acilante, o dell'acilante l'aminoacido deve essere convertito in un anidride. Un processo più laborioso e complesso è la sintesi nel caso di peptidi più grandi, che si ottengono dal dipeptide mediante rimuovere il gruppo protettivo dal gruppo amminico dell'aminoacido N-terminale e acilarlo con il successivo aminoacido N-protetto. Questo processo è particolarmente dispendioso in termini di tempo, perché i passaggi sopra menzionati vengono ripetuti fino a ottenere il peptide con la sequenza pianificata la sequenza viene ottenuta. Nel caso di peptidi di grandi dimensioni, il metodo più efficiente e il metodo più semplice è il metodo Merrifield. Questo metodo viene eseguito in fase solida fase. L'aminoacido C-terminale è attaccato al polimero, dove l'aminoacido successivo viene quindi accoppiato, fino a ottenere la catena desiderata la lunghezza viene raggiunta.

ANALOGHI PEPTIDICI

In risposta alla natura instabile dei peptidi tradizionali, i loro analoghi sono progettati e prodotti. Gli analoghi peptidici sono definiti come composti chimici in cui un atomo è sostituito da un altro rispetto al composto genitore. Il generale la struttura del peptide rimane invariata. Gli analoghi peptidici includono analoghi con una struttura a elica così come βgiro β e βanaloghi a foglietto β. Nel primo caso, eliche sono uno degli elementi strutturali chiave dei peptidi bioattivi. La stabilizzazione di brevi frammenti oligomerici in una conformazione elicoidale comporta un aumento dell'attività. In βgiro β e βanaloghi a foglietto β, residui di aminoacidi D o β,γ,δvengono inseriti residui di aminoacidi. Gli analoghi peptidici permettono di ottenere nuovi composti peptidici più stabili, trovando al contempo applicazione in un più ampio spettro di indicazioni e consentendo soluzioni innovative ai problemi associati all'azione delle forme pre-analogo esistenti.

ANALOGHI PEPTIDICI ATTRAVERSO LA MODIFICA

I peptidi tradizionali, nonostante i loro indiscutibili e numerosi vantaggi, presentano anche molte limitazioni legate alla loro applicazione. La ricerca di nuovi analoghi peptidici massimamente stabili con un ampio spettro d'azione è il risultato dell'instabilità dei peptidi tradizionali. Gli analoghi dei peptidi tradizionali contenente il la sequenza chiave del peptide è arricchita con modifiche effettuate all'interno della catena peptidica o la catena laterale dei residui amminoacidici presenti nella sequenza. L'introduzione di amidazione e acetilazione contribuisce a migliorare la stabilità metabolica e selettività. Tra gli esempi noti di modifiche, a seconda del profilo d'azione che il il peptide è destinato a mostrare, sono l'acetilazione N-terminale del peptide, la ciclizzazione, la marcatura con fluorofori, amidazione C-terminale del peptide e aminoacidi D.

IL PROCESSO DI SALTING-OUT DEL PEPTIDE

Il processo di salting-out comporta la modifica delle cariche sulle proteine. Le cariche proteiche sono neutralizzate dagli anioni e cationi di un sale. Le molecole proteiche non si attraggono tra loro e non formano aggregati, e la proteina stessa precipita a seguito della perdita del suo strato di idratazione. Il processo di salting-out è reversibile. Nel processo inverso, il sale viene rimosso tramite dialisi o la sua concentrazione viene ridotta con l'aggiunta di acqua. Il salting-out, attraverso l'aggiunta di una molecola di arginina, porta alla formazione di una forma stabile del peptide ed è un metodo innovativo per garantire la stabilità del peptide e, di conseguenza, ampliare l'attività biologica dei peptidi.

ACETILAZIONE E AMIDAZIONE DI UN PEPTIDE

L'acetilazione N-terminale di un peptide comporta l'attacco di radicali acetile ai substrati — che sono composti con un gruppo NH2, OH o SH — con la partecipazione dell'enzima N-acetiltransferasi. La fonte del radicale acetile è l'acetil-CoA. La funzione primaria delle N-acetiltransferasi è facilitare l'unione del gruppo acetile con il gruppo amminico delle ammine aromatiche e delle idrazine (la reazione di N-acetilazione), cioè la detossificazione di composti esogeni potenzialmente tossici. Quando i legami peptidici si rompono e, di conseguenza, la catena polipeptidica si frammenta, si formano gruppi carbonilici. L'ossidazione di una molecola proteica da parte di un radicale ossidrile inizia con la rimozione di un atomo di idrogeno al livello del α carbonio dell'amminoacido. Il radicale alchilico risultante reagisce con l'ossigeno formando un radicale alchilperossilico, che si trasforma in un alchil idroperossido. Il radicale alcolossilico formato da questo può essere convertito in un residuo di amminoacido idrossilato al α carbonio, oppure può portare alla frammentazione della catena polipeptidica. La presenza del radicale alcolossilico favorisce la frammentazione della catena polipeptidica. La rottura del legame peptidico può avvenire tramite α-amidazione o diamidazione. Il peptide N-terminale formato durante αLa frammentazione -amide contiene un gruppo ammidico al suo C-terminale, mentre il secondo peptide contiene un N-α-derivato ketoacilico al suo N-terminale. La frammentazione tramite la via del diamide è caratterizzata dalla formazione di un peptide N-terminale contenente una struttura diamidica e un peptide derivato dal C-terminale della molecola proteica contenente una struttura isocianato al suo N-terminale.

COS'È NL-PEPTIDES™

In risposta alle sfide legate alla produzione di peptidi che raggiungono l'intestino intatti, abbiamo creato un gruppo di nuovi peptidi chiamati NL-peptidi, noti anche come peptidi di nuova generazione, designati con l'abbreviazione AFP. Le caratteristiche dei peptidi farmacologicamente attivi riflettono la loro superiorità rispetto ai peptidi tradizionali. Si distinguono principalmente per la loro longevità estesa e resistenza ai cambiamenti di pH e temperatura, sia durante la conservazione del prodotto sia nell'ambiente gastrointestinale, dove, dopo l'ingestione della capsula e il suo trasporto nell'intestino tenue, il peptide non subirà degradazione. Il gruppo di NL-peptidi è caratterizzato dalla capacità di imitare le proteine naturali e da un'alta stabilità metabolica, il che significa che i NL-peptidi, agendo come proteine naturali, vengono assorbiti intatti dall'intestino e non subiscono degradazione durante l'assorbimento.

LA FORMAZIONE DEI NL-PEPTIDI™ ATTRAVERSO LA SINTESI

La descrizione chimica dei NL-peptidi prodotti tramite modifica mediante sintesi è discussa di seguito. La tecnologia che opera sul principio della salatura del peptide con arginina è stata migliorata attraverso una sintesi che coinvolge la N-acetilazione del gruppo amminico terminale del peptide combinata con l'amidazione simultanea del gruppo carbossilico terminale del legame. La totalità dei processi di modifica effettuati porta a un aumento di 10 volte della stabilità dei NL-PEPTIDES e alla suddetta capacità di imitare la proteina naturale.

TECNOLOGIA NL-PEPTIDES DELIVERY™

Nel compito di creare una tecnologia moderna per la somministrazione orale di peptidi, era essenziale risolvere questioni riguardanti, innanzitutto, la creazione di una tecnologia semplice basata sulla versatilità rispetto a un'ampia gamma di prodotti, nonché la produzione simultanea di diversi prodotti efficaci in un unico momento, attraverso un metodo che consenta lo sviluppo di un sistema che permetta tale modalità operativa. I problemi esistenti relativi all'assorbimento erano stati affrontati utilizzando solo le modifiche al peptide sopra menzionate. Nel nostro caso, oltre a modificare il peptide, ci siamo concentrati sulla sfida indiscutibilmente importante di risolvere il problema relativo al trasporto del peptide dal momento della somministrazione orale, attraverso il passaggio all'intestino tenue, fino al punto di assorbimento del composto. La soluzione ai problemi tecnologici sopra menzionati è la creazione di una nuova tecnologia semplice ed efficace per la somministrazione dei peptidi, che chiamiamo NL-PEPTIDES DELIVERY™.

IL PROFILO D'AZIONE DELLA TECNOLOGIA NL-PEPTIDES DELIVERY™

Il profilo d'azione, basato sulla tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY, consente principalmente al peptide di raggiungere l'intestino tenue tramite un rivestimento appositamente progettato che circonda il NL-peptide. Oltre a consegnare semplicemente il peptide nell'intestino tenue, è importante che l'intero ambiente locale all'interno dell'intestino favorisca l'assorbimento del peptide lì consegnato. Questo problema era significativo a causa della presenza di enzimi degradanti i peptidi — peptidasi — nell'intestino. I principali enzimi che degradano i peptidi sono gli enzimi proteolitici chiamati proteasi, che impediscono al peptide di proseguire il suo viaggio degradandolo nell'intestino tenue. Un altro fattore problematico, che abbiamo risolto, è la scarsa assorbimento del peptide stesso attraverso la parete dell'intestino tenue.

VANTAGGI DELLA TECNOLOGIA NL-PEPTIDES DELIVERY™

Concentrandosi sul profilo d'azione specifico della tecnologia NL-PEPTIDES DELIVERY™, essa si basa sullo sviluppo di una nuova doppia capsula con rivestimenti protettivi, che risolve il problema sia della somministrazione del peptide nell'intestino tenue sia del suo passaggio attraverso la parete intestinale, oltre alla degradazione del peptide in quella sede. Il rivestimento protettivo, che forma la superficie più esterna della capsula, protegge il composto dai cambiamenti di pH e dall’acido gastrico, permettendo al peptide di raggiungere l’intestino. Grazie all’uso di un inibitore della proteasi nella composizione della capsula, il peptide — altrimenti suscettibile alla degradazione — non si rompe, abbassando contemporaneamente il pH intestinale locale e preparando l’ambiente per l’assorbimento del peptide. È stato utilizzato un aumentatore di assorbimento per migliorare l’assorbimento del peptide attraverso l’intestino tenue. Il NL-peptide è stato rivestito da un coating che lo separa dall’inibitore della proteasi. L’inibitore stesso è un acido che, in combinazione con il peptide, potrebbe degradarlo. Separandolo dall’acido con un approccio capsula-dentro-capsula, abbiamo ottenuto una composizione farmaceutica stabile che non si degrada durante la conservazione.

COME FUNZIONA LA TECNOLOGIA NL-PEPTIDES DELIVERY™ NEL SISTEMA DIGESTIVO

I peptidi di nuova generazione sono prodotti tramite sintesi utilizzando la tecnologia NL-PEPTIDES. Racchiusi sotto forma di doppia capsula creata all’interno del sistema NL-PEPTIDES DELIVERY™, seguono un percorso definito attraverso il sistema digestivo dopo la somministrazione orale. La capsula ingerita raggiunge l’intestino tenue intatta, dove viene rilasciato l’inibitore della proteasi, creando così un ambiente di assorbimento adeguato abbassando il pH intestinale a 5,5. Nella fase successiva vengono rilasciati il principio attivo e l’aumentatore di assorbimento, permettendo al peptide di essere assorbito efficacemente dall’organismo.

RISULTATI DELL’UTILIZZO DELLA TECNOLOGIA NL-PEPTIDES DELIVERY™

Un confronto tra i risultati della somministrazione orale sotto forma di doppia capsula e la somministrazione nasale del peptide permette di determinare la superiorità e l'efficacia di uno dei metodi di somministrazione. La concentrazione del peptide dopo la somministrazione orale della nostra capsula è molto più alta rispetto alla concentrazione del peptide dopo la somministrazione nasale. Durante lo studio sono state utilizzate le stesse dosi di peptide sia nella capsula che nello spray nasale. I risultati di questi studi dimostrano chiaramente la superiorità della nostra tecnologia rispetto alla somministrazione nasale.

IL RISULTATO DEL LAVORO DEI LABORATORI SYNTHAGEN

Il compito che ci siamo posti riguardava la creazione di una nuova tecnologia per aumentare l'efficacia dei peptidi. La tecnologia di somministrazione orale di peptidi NL-PEPTIDES DELIVERY si basa su una terapia peptidica innovativa combinata con il nuovo metodo di somministrazione orale che abbiamo sviluppato. Una presentazione multicanale della nostra tecnologia permette una comprensione precisa di ciascuna delle sue fasi.

Visivamente, i risultati del nostro lavoro possono essere visti nella presentazione.