Σημασία των κυκλικών πεπτιδίων και ο ρόλος των ακαθαρσιών
Κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα και η σημασία τους
Τα κυκλικά πεπτίδια είναι μια κατηγορία μορίων που έχουν συγκεντρώσει σημαντική προσοχή στην ανάπτυξη φαρμάκων λόγω των μοναδικών ιδιοτήτων τους, όπως η υψηλή σταθερότητα, η εξειδίκευση στόχου, η ενισχυμένη ισχύς και η κυτταρική διαπερατότητα. Τα κυκλικά πεπτίδια είναι πολυπεπτιδικές αλυσίδες που λαμβάνουν δομή κυκλικού δακτυλίου που αποτελείται από 5-14 αμινοξέα με μοριακό βάρος περίπου 500 έως 2000 Da. Η δομή του δακτυλίου μπορεί να σχηματιστεί συνδέοντας το ένα άκρο του πεπτιδίου και το άλλο με έναν αμιδικό δεσμό ή άλλους χημικά σταθερούς δεσμούς όπως η λακτόνη, ο αιθέρας, ο θειοαιθέρας, το δισουλφίδιο και ούτω καθεξής.
Η κυκλοποίηση της αλληλουχίας πεπτιδίων βοηθά στην πιο αποτελεσματική σύνδεση με τους αντίστοιχους υποδοχείς τους. Η κυκλική δομή των πεπτιδίων παρέχει μεγάλη επιφάνεια για αλληλεπίδραση με τη στοχευόμενη θέση. Τα κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα είναι αδιαπέραστα στην ενζυματική υδρόλυση καθώς δεν έχουν ελεύθερα αμινο και καρβοξυλικά άκρα, βελτιώνοντας έτσι τη σταθερότητά τους. Συνήθως, τα κυκλικά πεπτίδια παρουσιάζουν καλύτερη βιολογική δραστηριότητα σε σύγκριση με τα γραμμικά αντίστοιχα λόγω της διαμορφωτικής δομής, επιτρέποντας επομένως την ενισχυμένη σύνδεση προς τα μόρια στόχους ή την εκλεκτικότητα από τον υποδοχέα.
Μερικά κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα περιλαμβάνουν Δαπτομυκίνη, Telavancin, Dalbavancin, Λαντρεοτίδη, Οκτρεοτίδη, Linaclotide, Πλεκανατίδη, Ρομιδεψίνη, Βασοπρεσίνη, Η ωκυτοκίνη, να Καλσιτονίνη. Πολλά κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα προέρχονται από φυσικές πηγές όπως η κυκλοσπορίνη Α, η Bactenecin, η Lactocyclicin και άλλα. Ωστόσο, τα βιο-μηχανικά, συνθετικά κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα γίνονται πλέον κοινά.
Πώς Συνθέτετε Κυκλικά Πεπτίδια;
Η σύνθεση των κυκλικών πεπτιδίων περιλαμβάνει τη σύνθεση πεπτιδίων στερεάς φάσης (SPPS). Σε αυτή τη μέθοδο, η σύνθεση πεπτιδίου λαμβάνει χώρα γραμμικά, ακινητοποιημένη σε ένα σφαιρίδιο ρητίνης με έναν δισουλφιδικό συνδέτη ή άλλους χημικά σταθερούς δεσμούς όπως η λακτόνη, ο αιθέρας και ο θειοαιθέρας. Μετά τον σχηματισμό γραμμικού πεπτιδίου, πιθανές προστατευτικές ομάδες διασπώνται και τα πεπτίδια απελευθερώνονται με την προσθήκη μιας βάσης. Περαιτέρω, η αποπρωτονίωση της Ν-τερματικής ομάδας θειόλης χτυπά τον δισουλφιδικό συνδέτη μεταξύ του πεπτιδίου και της ρητίνης σε ενδομοριακή κυκλοποίηση, δίνοντας το επιθυμητό κυκλικό πεπτίδιο.
Συνολικά, η σύνθεση κυκλικών πεπτιδίων απαιτεί προσεκτικό έλεγχο των προστατευτικών ομάδων, των αντιδραστηρίων σύζευξης και των συνθηκών αντίδρασης για να εξασφαλιστούν υψηλές αποδόσεις και καθαρότητα.
Τεχνικές Σύνθεσης Κυκλικών Πεπτιδίων
Η παρασκευή κυκλικών πεπτιδικών ενώσεων χρησιμοποιεί διάφορες τεχνικές: • συνδυαστική χημεία • de novo σύνθεση. • κυκλοποίηση που προκαλείται από χημειοεκλεκτική απολίνωση
Ανάλογα με την κυκλοποίηση, οι μέθοδοι σύνθεσης κυκλικών πεπτιδίων είναι από κεφάλι προς ουρά, πλευρική αλυσίδα σε πλάγια αλυσίδα, κεφαλή προς πλάγια αλυσίδα και πλευρική αλυσίδα προς ουρά. Η κυκλοποίηση των αμινοξέων της πλευρικής αλυσίδας συμβαίνει με το σχηματισμό δισουλφιδικής γέφυρας μεταξύ της κυστεΐνης. Περαιτέρω, η κυκλοποίηση ραχοκοκαλιάς σε ραχοκοκαλιά γίνεται με σχηματισμό αμιδικού δεσμού μεταξύ αμινοτελικών και καρβοξυτελικών υπολειμμάτων αμινοξέων.
Επιπλέον, υπάρχουν και άλλα κυκλικά πεπτίδια όπως δικυκλικά/τρικυκλικά πεπτίδια και συρραμμένα κυκλικά πεπτίδια. Τα δικυκλικά πεπτίδια είναι αποτελεσματικοί αναστολείς ενζύμων και τα συρράπτοντα πεπτίδια διευκολύνουν τη διείσδυση στα πεπτιδικά κύτταρα και χρησιμοποιούν διασταυρούμενους δεσμούς για τη βελτίωση των φυσικοχημικών ιδιοτήτων.
Ακαθαρσίες σε κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα
Ακαθαρσίες μπορεί να προκύψουν από τη σύνθεση κυκλικών πεπτιδίων. Οι ακαθαρσίες που σχετίζονται με το API είναι περικοπές, τροποποιήσεις λειτουργικών ομάδων, εισαγωγή ή διαγραφή αμινοξέων, οξειδώσεις ή αναγωγή λειτουργικών ομάδων, συσσωματώματα και ατελής αποπροστασία. Τα χρωματογραφικά μέσα που χρησιμοποιούνται στον καθαρισμό και οι διαλύτες μπορούν επίσης να συμβάλλουν στη δημιουργία ακαθαρσιών σε κυκλικά πεπτιδικά φάρμακα. Τα προϊόντα αποικοδόμησης συμβαίνουν λόγω αλλαγών στο φαρμακευτικό προϊόν που αποθηκεύεται για μεγάλο χρονικό διάστημα ή έκθεσης στο φως, θερμοκρασία, νερό ή αντίδραση σε έκδοχα. Για να διασφαλιστεί η ασφάλεια και η αποτελεσματικότητα των κυκλικών πεπτιδικών φαρμάκων, είναι σημαντικό να ελέγχονται και να ελαχιστοποιούνται οι ακαθαρσίες κατά τη διάρκεια των διαδικασιών σύνθεσης και καθαρισμού.
Γενικές ακαθαρσίες πεπτιδίων όπως η ακαθαρσία N-Ac, η αποαμίδωση στο Gln, τα υπολείμματα Asn, η απαμίδωση στο καρβοξυτελικό άκρο, η ακαθαρσία τρισουλφιδίου, το υπόλειμμα Cyanoalanice @ Asn, το des-Gly και το ενδο-Gly των αμινοξέων του άκρου είναι κοινά στα κυκλικά πεπτίδια πολύ. Η αποδόμηση και άλλα κολοβωμένα πεπτίδια είναι επίσης μια κύρια κατηγορία ακαθαρσιών σε αυτά τα κυκλικά πεπτίδια.
Εκτός από τον προαναφερθέντα τύπο ακαθαρσιών, άλλες ακαθαρσίες όπως παράλληλα και αντιπαράλληλα διμερή σχηματίζονται συχνά σε κυκλικά πεπτίδια.
- Ακολουθία: Cys(1)-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys(6)-Pro-Arg-Gly-CONH2 (σύνδεση θείου μεταξύ κυστεϊνών)
- Παράλληλα διμερή: 1,1', 6,6'
- Αντιπαράλληλα διμερή: 1,6',1',6
- Seq: H-Asn-Asp-Glu-Cys(4)-Glu-Leu-Cys(7)-Val-Asn-Val-Ala-Cys(12)-Thr-Gly-Cys(15)-Leu-OH(4-12), (7-15)-bis(disulfide)
- Παράλληλα διμερή: 4,4', 7,7', 12,12', 15,15';
- Αντιπαράλληλα διμερή: 4,7',4',7, 12,15', 12',15; ή 4,12',4',12,7,15',7',15 ή 4,15',4',15, 7,12',7',12
- Αλληλουχία: H-Cys(1)-Cys(2)-Glu-Tyr-Cys(5)-Cys(6)-Asn-Pro-Ala-Cys(10)-Thr-Gly-Cys(13)-Tyr- OH (3 δισουλφιδικές γέφυρες μεταξύ 1-6, 2-10 και 5-13 των κυστεϊνών)
