Способ применения пептидных комплексов
Цель исследования – изучение преимуществ и недостатков пептидных препаратов, их применения, путей введения, традиционных и новых возможностей в разработке пептидных препаратов.
Материалы и методы: Повествовательный обзор, основанный на поисках литературы в текстовой базе данных медицинских и биологических публикаций PubMed, а также в российской научной электронной библиотеке eLIBRARY до июня 2019 года без ограничений по срокам. Поиск включал такие термины, как «пептиды», «пептидная терапия», «пептидные технологии».
Введение
На сегодняшний день известно более 7000 встречающихся в природе пептидов, многие из которых выполняют важные функции в организме, включая действия в качестве гормонов, нейротрансмиттеров, факторов роста, лигандов ионных каналов или противоинфекционных средств [1]. Пептиды являются селективными сигнальными молекулами, которые связываются со специфическими поверхностными рецепторами клеток, такими как G-белок-связанные рецепторы (GPCR) или ионными каналами, запуская тем самым внутриклеточные реакции. Учитывая их привлекательный фармакологический профиль и другие свойства, такие как безопасность, хорошая переносимость и эффективность, пептиды представляют собой оптимальную основу для разработки новых терапевтических средств. Кроме того, получение пептидов связано с более низкой сложностью производства по сравнению с биофармацевтическими препаратами на основе белков и, следовательно, связанно с более низкими расходами. Однако встречающиеся в природе пептиды часто не подходят для использования в качестве терапевтических средств, так как они имеют ряд недостатков, включая химическую и физическую нестабильность, а также короткий период полураспада в циркулирующей плазме крови. Некоторые из этих недостатков могут быть успешно устранены с помощью методов традиционной конструкции и ряда других разрабатываемых в настоящее время технологий. К таким технологиям относятся многофункциональные и проникающие в клетку пептиды, а также конъюгаты пептидных лекарственных [2,3].
Основная часть
Рынок пептидных препаратов
За последнее десятилетие пептиды нашли широкое применение в медицине и биотехнологии. В настоящее время существует более 60 утвержденных управлением по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) пептидов на рынке, и эта цифра, как ожидается, значительно вырастет, так как приблизительно 140 пептидных препаратов в настоящее время уже проходят клинические испытания, а доклинические — более 500 [4].
Применение пептидов
Основными заболеваниями, при которых в настоящее время используются и активно изучаются пептидные препараты, являются метаболические и онкологические заболевания. Заболевания из первой группы включают в себя ожирение и сахарный диабет 2 типа, характеризующиеся в последнее время эпидемическим ростом, заболевания второй группы характеризуются ростом смертности и необходимости замены химиотерапии, а также поддерживающей терапии. Примером пептидных препаратов для лечения сахарного диабета 2 типа (СД2) является новый класс пептидов — агонистов глюкагоноподобного пептида-1 (GLP-1) [5].
Помимо перечисленных заболеваний в последнее время разрабатываются пептидные препараты для лечения редких заболеваний, например, тедуглутид — агонист рецептора GLP-2, используемый для лечения синдрома короткой кишки, а также пасиреотид — агонист соматостатиновых рецепторов, используемый для лечения синдрома Кушинга. Кроме того, рассматривается возможность применения пептидов при заболеваниях инфекционного и воспалительного характера, при этом несколько пептидов уже проходит клинические испытания [6].
Помимо применения пептидов в качестве лекарственных средств, возможно их использование в качестве биомаркеров с диагностической целью. Наконец, пептиды также нашли применение в качестве вакцин [7].
Пути введения пептидов в организм
В настоящее время большинство пептидных лекарств вводят парентеральным путем, тем не менее, разрабатываются альтернативные формы введения, включая пероральный, интраназальный, и трансдермальный пути, в соответствии с развитием технологий. Одним из примеров альтернативных путей введения пептидов является препарат мидазол, с трансбукальным способом введения. В настоящее время разрабатываются системы трансбуккальной доставки, в которых используются гликонаночастицы золота [8]. Другие разрабатываемые системы могут обеспечить пероральную доставку пептидов, непосредственно экспрессируемых в желудочно-кишечном тракте.
Использование альтернативных форм введения может также обеспечить более широкое использование пептидной терапии при других состояниях, таких как воспаление, где местное введение пептидов может стать эффективным методом лечения [9].
Традиционные технологии конструирования пептидов
С целью избавления от таких недостатков применения природных пептидов как короткий период полувыведения и плохие физико-химические свойства, с которыми связана агрегация и плоха растворимость пептидов, используют ряд технологий
Вначале проводится определение аминокислотной структуры пептида и выявление в ней константных участков и участков возможной замены без изменения свойств. Данный анализ возможно осуществить, например, с помощью аланиновых замен отдельных аминокислот с последующим изучением полученного пептида. Важным в этом процессе, особенно когда необходимо получение жидких лекарственных форм, является определения химически лабильных аминокислот, подверженных таким процессам как изомеризация, гликозилирование или окисление, что является нежелательным [10].
В дальнейшем возможно ограничение ферментативного расщепления пептида путем идентификации возможных сайтов молекулярного расщепления с последующей заменой соответствующих аминокислот. Защита от ферментативного расщепления также может быть достигнута путем усиления вторичной структуры пептидов. Этот подход включает в себя вставку зонда, определяющего новую структуру, вставку лактамных мостиков, сшивание или клипирование пептидных последовательностей, а также циклизацию пептидов. Полиэтиленгликольилирование было использовано для ограничения глобулярной фильтрации и тем самым увеличения периода полувыведения пептидов из плазмы крови. К другим способам стабилизации пептидов относится связывание их с циркулирующим белком альбумином, в качестве носителя, для продления периода полураспада, что приводит к появлению пептидных препаратов пролонгированного действия, которые можно вводить до одного раза в неделю [11].
С целью улучшения физико-химических свойств пептидов, в частности уменьшения агрегации, производят разрушение гидрофобных участков в структуре пептида, что может быть достигнуто с помощью замены или N-метилирования определенных аминокислот. Для улучшения растворимости определенного пептидного препарата, изменяется распределение его зарядов, с помощью вставок или замены аминокислот что приводит к изменению изоэлектрической точки пептида и его стабилизации при рН желаемой рецептуры конечного продукта. Физико-химические свойства пептидов также могут быть улучшены путем введения стабилизирующих структур, таких как α-спираль или лактамные мостики [12].
Считается что пептидные препараты второго поколения, оптимизированные для терапевтического использования с помощью перечисленных технологий, оказались более удобными для применения. Дальнейшее развитие пептидной терапии связывают с быстрым появлением и дальнейшей миниатюризацией специальных устройств, насосов и систем обратной связи с сенсорами, и автоматизированным управлением, что позволило бы осуществить умную доставку пептидов [13].
Новые пептидные технологии
Существует огромное количество природных пептидов, некоторые из которых могут являться хорошей основой для создания новых пептидных препаратов. Большой интерес на сегодняшний день представляют исследования обмена веществ в кишечнике, так как он богат разнообразными микроорганизмами, изучение которых может привести к идентификации новых пептидов из фрагментов микробных белков, продуктов распада или сигнальных молекул. Продолжающиеся исследования микроорганизмов помогут значительно обогатить спектр имеющихся пептидных препаратов и тем самым повысить возможности для пептидной терапии в будущем [14].
Многофункциональные пептиды
Среди новых технологий в этой области — многофункциональные пептиды, имеющие более одного фармакологического действия, например, двойной или даже тройной агонизм. Применение данных препаратов дает возможность осуществления более индивидуализированного подхода к лечению пациентов. Современные многофункциональные пептиды, находятся в стадии разработки, включая антимикробные пептидные препараты, которые имеют дополнительные биологические функции, такие как иммуностимуляция или заживление ран. Двойные агонисты GLP 1-GCG обеспечивают большую потерю веса при избыточной массе тела пациентов с сахарным диабетом 2 типа по сравнению с чистым агонистом GLP-1, благодаря увеличению энергозатрат на основе GCG. Эти примеры иллюстрируют, как добавление дополнительного действия к установленному, может обеспечить более индивидуализированный лечебным подходам с повышенной эффективностью.
Способы получения многофункциональных пептидов могут включать гибридизацию двух пептидов, связываемых вместе как модули либо напрямую, либо через линкер, либо с помощью образования химер, где вторая фармакологическая активность «спроектирована» для уже существующего пептидного остова [15].
Одной из проблем разработки многофункциональных пептидов является возможное несоответствие эффектов нового препарата, полученных in vitro и его воздействия in vivo, при этом в организме могут включится новые пути действия препарата, не связанные с запланированным эффектом. Кроме того, перевод результатов исследований препаратов, полученных от животных моделей на человека, также является проблемой. В целом сложность предсказывания эффектов многофункциональных пептидов в организме резко возрастает, что требует дальнейшего развития аналитического и экспериментального процесса в фармакологии.
Проникающие в клетку пептиды
Способы введения в организм лекарственных средств непрерывно совершенствуются. Возникают новые, более тонкие иглы и приборы, осуществляющие парентеральное введение лекарственных средств, разрабатываются пероральные системы со сложным механизмом высвобождения лекарственных средств, все это направленно на повышение эффективности терапии в результате повышения биодоступности лекарств в области нахождения их мишени.
Одной из важных проблем применения лекарственных средств на основе пептидов является плохая способность нативных пептидов переходить через клеточную мембрану, для воздействия на внутриклеточную мишень, что ранее ограничивало их терапевтическое применение.
В последние годы были изобретены «проникающие в клетку пептиды», использование которых повышает вероятность связывания пептидов с их внутриклеточными мишенями, так как при применении обычных лекарственных средств только часть пептидного препарата достигает цели [16].
Конъюгирование пептидов
К новым пептидным технологиям также можно отнести конъюгирование пептидов, например, с небольшими молекулами, олигорибонуклеотидами или антителами предоставляющее возможность для разработки новых пептидных терапевтических средств с улучшенной эффективностью и безопасностью. Например, в онкологии этот подход вызвал большой интерес, в результате чего более 20 пептидных конъюгатов проходят клинические испытания. Уже был продемонстрирован довольно удачный способ сопряжения пептидного агониста рецептора нейротензина 1 с радиоактивным лигандом для лечения рака поджелудочной железы, при этом первый компонент осуществляет прицельную доставку второго к органу мишени, создавая высокую местную концентрацию химиопрепарата в опухолевом очаге. Данный метод может помочь устранить главную проблему применения химиотерапии, уменьшая системные побочные эффекты и повышая эффективность применения препарата. В конъюгатах пептид-антитело часть антитела может играть роль целевого объекта, тогда как пептид является эффекторной частью [17].
Заключение
Дальнейшая разработка пептидных препаратов будет основываться на встречающихся в природе пептидах с применением традиционных пептидных технологий для улучшения их слабых мест, таких как как их химические и физические свойства, а также короткий период полураспада.
Также ожидается, что новые пептидные технологии, в том числе многофункциональные пептиды, пептиды, проникающие в клетки, и конъюгаты пептидных лекарственных средств, помогут расширить сферу применения пептидов в качестве терапевтических средств.
Пептиды обладают огромным потенциалом в качестве будущих препаратов для успешного решения многих медицинских проблем.
Источник
Пептиды – маленькие молекулы для борьбы с алопецией
Авторы: Николаев Т.М., к.б.н., Нестерович Д.С.
Введение
Одним из наиболее распространенных видов алопеции, как среди мужчин, так и среди женщин, является андрогенная алопеция.
Известно, что свыше 95 % всех случаев облысения происходит по причине андрогенной алопеции. Благодаря усиленному изучению причин возникновения и развития этого заболевания стало возможным добиться значительных успехов в лечении андрогенной алопеции.
На сегодня не вызывает сомнений тот факт, что существует генетическая предрасположенность к этому заболеванию. Этот тип алопеции развивается из-за повышенной чувствительности клеток волосяных фолликулов к андрогенным гормонам.
| Мужской половой гормон – тестостерон, под влиянием фермента 5-альфа-редуктазы, находящегося в клетках волосяных фолликул и сосочков, превращается в более активную форму андрогенного гормона – 5-альфа-дигидротестостерон. Дигидротестостерон проникает в клетки и в результате биохимических реакций нарушает синтез белка, что неизбежно приводит к прекращению процессов цитокинеза в волосяных фолликулах и, соответственно, остановке роста волос. |
Кроме того, ненормальное клеточное взаимодействие как следствие нарушенного синтеза белка и пониженный синтез монооксида азота – естественного регулятора микроциркуляции, расширяющего микрокапилляры – в свою очередь, приводят к ухудшению питания и оксигенации волосяных луковиц или волосяных фолликулов, поскольку обогащение луковиц питательными веществами и кислородом зависит от кровотока.
В результате перечисленных факторов фолликулы становятся редуцированными, а здоровые волосы постепенно превращаются в пушковые (волоски Лугано) , что является типичным признаком андрогенной алопеции . Механизм развития этого типа алопеции одинаков для мужчин и женщин.
Помимо упомянутых причин возникновения алопеции существуют и некоторые другие факторы, приводящие к выпадению волос. Постоянные или кратковременные, но сильные стрессы , частое и длительное воздействие минусовых температур на кожу головы и волос , неблагоприятное воздействие окружающей среды в больших городах, кислотные дожди , работа с химическими реагентами , дефицит микроэлементов (железо, цинк, марганец, селен и другие), продолжительные и затяжные хронические заболевания , частая завивка , окрашивание , сушка феном – все это также приводит к выпадению волос.
Действия пептидов на волосяные фолликулы
До недавнего времени не существовало надежных методов лечения алопеции. Использование препаратов на основе миноксидила (сосудорасширяющее средство) или финастерида в некоторых случаях эффективно, но не дает стабильного эффекта, а после прекращения лечения проблема возвращается.
Две основные причины развития алопеции (смотри выше):
- Нарушение синтеза белка и цитокинеза
Ухудшение микроциркуляции и снабжения кислородом волосяных фолликул
Российскими учеными в НИИ Особо Чистых Биопрепаратов (г. Санкт-Петербург) был разработан инновационный пептидный комплекс, состоящий из: гексапептида 18 и интерлейкин-1 β .
Сочетание этих пептидов позволяет воздействовать на все патогенетические механизмы развития алопеции.
Интерлейкин-1 β
Интерлейкин-1 β способствует восстановлению цитокинеза.
Он способствует увеличению дифференцировки лимфоидных клеток за счет дифференциальной экспрессии антигена на лимфоцитах. Пептид обладает высоким сродством по отношению к мембранным рецепторам и вызывает экспрессию СD+ DR+ молекул на лимфоцитах мембран.
Интерлейкин-1 β является мощным иммуномодулятором .
Человеческая кожа представляет собой не только защитный покров, но и активный орган иммунной системы, имеющий с ней обратную связь. С одной стороны, состояние кожных покровов регулируется иммунной системой, а с другой – работа иммунной системы зависит от функциональной активности кожных покровов.
Состояние быстро регенерируемых систем организма, таких как кровь и кожа, напрямую зависят от состояния иммунной системы, а их пролиферативные процессы должны быть эффективно регулируемы. Особые клетки кожи в процессе своего взаимодействия способствуют выработке информационных молекул, запуску цитокиновых каскадов, а также принимают участие в реакциях иммунного ответа.
| Иммунная система человека выполняет множество функций, основными из которых являются: сохранение невосприимчивости к микробным и инфекционным агентам, регенерация органов и тканей, восстановление их функционирования. Именно иммунная система отвечает за генерацию цитокиновых каскадов, факторов роста, информационных молекул, которые, в свою очередь, отвечают за протекание процессов регенерации, нормального цитокинеза и восстановления кожных покровов. |
ИЛ-1 бета запускает синтез нескольких противовоспалительных цитокинов , включая ИЛ-1 альфа , ИЛ-6 , фактор некроза опухолей и др., действуя через специфические рецепторы, экспрессированные на всех клетках организма, в том числе на кератиноцитах, фибробластах, клетках эндотелия сосудов, различных типах лейкоцитов, инфильтрирующих кожу.
Коме того ИЛ-1 бета стимулирует продукцию фактора роста кератиноцитов и ИЛ-8 (одного из важнейших хемокинов) фибробластами.
| Все эти цитокины и ростовые факторы усиливают пролиферацию эпителия волосяных фолликулов, увеличивают их выживаемость и стимулируют функциональную активность и дифференцировку с формированием зрелого волосяного фолликула и образованием структуры волоса. |
Использование мощного иммуномодулятора позволяет создавать благоприятные условия для запуска естественных процессов клеточного взаимодействия , ведущие к образованию биологически активных молекул и цитокиновых каскадов. В этом случае пептид выступает в качестве информационной молекулы, несущей в себе информацию активации процесса цитокинеза, за которым последует снижение интенсивности протекания патологического процесса и, впоследствии, восстановление подавленного функционирования.
Введение пептида способствует восстановлению и предохранению нормального протекания регуляторных механизмов клеточного взаимодействия , которое проявляется в восстановлении синтеза белков кожи. Также пептид непосредственно влияет на митотический баланс — соотношение между клетками, находящимися в стадиях деления, созревания, функционирования и отмирания.
Все эти характеристики позволяют эффективному иммуномодулятору Интерлейкину-1β обеспечить нормализацию и восстановление цитокинеза в волосяных луковицах.
Гексапептид 18
Гексапептид 18 нормализует микроциркуляцию в области волосяных луковиц.
Этот пептид способен восстанавливать нарушенную микроциркуляцию на любой стадии : будь то сужение кровеносных сосудов (спазмы), приводящие к склеротическим изменениям микрососудов, или же патологическое расширение кровеносных сосудов и застой кровотока в кровеносных сосудах.
Таким образом, пептид обладает уникальными характеристиками, позволяющими ему действовать в двух направлениях: расширять капилляры и сужать расширенные капилляры . Расширение кровеносных сосудов приводит к кровяному застою , накоплению форменных элементов крови в кровеносных сосудах и диапедезу, а это ухудшает состояние волосяной луковицы и блокирует её кровоснабжение .
Гексаептид 18 нормализует тонус сосудов , способствует восстановлению кровоснабжения , освобождает сосуды от скопления кровяных телец , что приводит к увеличению скорости кровотока . Гексапептид 18 одновременно улучшает приток и отток крови в микрокапиллярах. Эти процессы имеют рецепторный механизм, что означает, что пептид взаимодействует непосредственно с рецепторами сосудистых стенок.
Гексапептид 18 обеспечивает стабилизацию тучных клеток (мастоцитов): блокирует их дегрануляцию и высвобождение биологически активных элементов.
| Помимо прочих важных характеристик пептид обладает мощным лимфостимулирующим эффектом . Способность кожи восстанавливать и поддерживать микроциркуляцию стимулируется потоком лимфы в многочисленных лимфатических капиллярах кожи. Гексапептид 18 обладает самым высоким уровнем стимулирующей активности лимфы из всех известных агентов данного типа , причем он не имеет нежелательных побочных эффектов ( диапедез эритроцитов и лейкоцитов, микрокровоизлияния, стаз крови в капиллярах ). Пептид вызывает активацию стенок и клапанов лимфатических сосудов, что приводит к их интенсивному сокращению, и впоследствии, повышению интенсивности лимфотока. Увеличенный лимфатический поток способствует выведению токсинов из кожи, уменьшению её отечности и удалению воды из интерстициальных тканей. |
Исследование эффективности пептидного комплекса
REFOLIN
спрей для восстановления силы волос
Совместное действие активных пептидов, входящих в состав препарата, не только восстанавливает работу волосяных фолликулов, функционирование которых было нарушено стрессом, но и активизирует работу «спящих» волосяных фолликулов. Следствием этого является значительное увеличение густоты волос.
Разработанный учеными пептидный комплекс обладает превосходным результирующим эффектом. Небольшая антиандрогенная активность, демонстрируемая пептидным комплексом, затрагивает фолликулы, которые находятся в зачаточном состоянии без андроген-чувствительных рецепторов. Активизация их роста дает длительный эффект на долгие годы.
Другой особенностью пептидного комплекса является действие на поврежденные фолликулы.
Он способствует восстановлению роста нормальных волос в этих фолликулах, уменьшает фиброз луковицы волоса и зарастание устьев фолликул соединительной тканью.
Были проведены исследования действия пептидного комплекса, входящего в состав препарата «Refolin», на добровольцах. В ходе испытаний были отмечены следующие эффекты:
восстановление непрерывного деления стволовых клеток в фазе анагена увеличение диаметра волосяной луковицы и волосяного стержня сокращение количество пушковых волос (волоски Лугано) и рост здоровых волос на их месте замедление и остановка зарастания устьев фолликул соединительной тканью и фиброза луковицы волоса восстановление нормального роста волос Источник |
