In een wereld van veranderende levensstijlen en nieuwe ontdekkingen van ziekten, bieden peptidemedicijnen een sprankje hoop voor mensen. Peptidegeneesmiddelen zijn biologisch actief en minder toxisch dan andere geneesmiddelen. Ze hebben een breed therapeutisch gebruik, bijvoorbeeld bij oncologie, cardiovasculaire ziekten, diabetes, botziekten, enz. Vanwege hun hoge molecuulgewicht en fysisch-chemische kenmerken is de synthese van peptidegeneesmiddelen echter complex. Het leidt tot de vorming van bijproducten en andere onzuiverheden die de veiligheid van het geneesmiddel kunnen beïnvloeden. Hier zullen we cyclische peptidegeneesmiddelen en hun onzuiverheidsprofilering bespreken. Deze blog is de tweede in de Peptide-serie.
Laten we eerst bespreken-
Cyclische peptidegeneesmiddelen en hun belang
Cyclische peptiden zijn een klasse moleculen die veel aandacht hebben gekregen bij de ontwikkeling van geneesmiddelen vanwege hun unieke eigenschappen, waaronder hoge stabiliteit, doelspecificiteit, verbeterde potentie en celpermeabiliteit. Cyclische peptiden zijn polypeptideketens met een cyclische ringstructuur bestaande uit 5-14 aminozuren met een molecuulgewicht van ongeveer 500 tot 2000 Da. De ringstructuur kan worden gevormd door het ene uiteinde van het peptide en het andere te verbinden met een amidebinding, of andere chemisch stabiele bindingen zoals lacton, ether, thioether, disulfide, enzovoort.
Peptidesequentiecyclisatie helpt om efficiënter te binden met hun respectievelijke receptoren. De cyclische structuur van peptiden biedt een groot oppervlak voor interactie met de beoogde site. Cyclische peptidegeneesmiddelen zijn ongevoelig voor enzymatische hydrolyse omdat ze geen vrije amino- en carboxyluiteinden hebben, waardoor hun stabiliteit wordt verbeterd. Gewoonlijk vertonen cyclische peptiden een betere biologische activiteit in vergelijking met hun lineaire tegenhangers vanwege de conformationele structuur, waardoor de verhoogde binding aan doelmoleculen of de selectiviteit door de receptor mogelijk is.
Sommige cyclische peptidegeneesmiddelen omvatten Daptomycine, Telavancin, Dalbavancin, Lanreotide, octreotide, linaclotide, Plecanatiden, Romidepsine, Vasopressine, Oxytocine en calcitonine. Veel cyclische peptidegeneesmiddelen zijn afkomstig van natuurlijke bronnen zoals cyclosporine A, Bactenecin, Lactocyclicin en meer. Bio-gemanipuleerde, synthetische cyclische peptidegeneesmiddelen worden nu echter gemeengoed.
Hoe synthetiseer je cyclische peptiden?
De synthese van cyclische peptiden omvat Solid-Phase Peptide Synthesis (SPPS). Bij deze methode vindt peptidesynthese lineair plaats, geïmmobiliseerd op een harsparel met een disulfidelinker of andere chemisch stabiele bindingen zoals lacton, ether en thioether. Na de lineaire peptidevorming worden mogelijke beschermende groepen gesplitst en worden de peptiden vrijgegeven door een base toe te voegen. Verder raakt de deprotonering van de N-terminale thiolgroep de disulfidelinker tussen het peptide en de hars in intramoleculaire cyclisatie, waardoor het gewenste cyclische peptide wordt verkregen.
Over het algemeen vereist het synthetiseren van cyclische peptiden een zorgvuldige controle van beschermende groepen, koppelingsreagentia en reactieomstandigheden om hoge opbrengsten en zuiverheid te garanderen.
Technieken voor de synthese van cyclische peptiden
Bij de bereiding van cyclische peptideverbindingen worden verschillende technieken gebruikt:
• combinatorische chemie
• de novo synthese.
• chemoselectieve ligatie-gemedieerde cyclisatie
Afhankelijk van de cyclisatie zijn de methoden om cyclische peptiden te synthetiseren kop-tot-staart, zijketen-tot-zijketen, kop-tot-zijketen en zijketen-tot-staart. Cyclisatie van zijketenaminozuren vindt plaats met disulfidebrugvorming tussen cysteïne. Verder vindt backbone-to-backbone cyclisatie plaats door vorming van amidebindingen tussen N-terminale en C-terminale aminozuurresiduen.
Bovendien zijn er andere cyclische peptiden zoals bicyclische/tricyclische peptiden en geniete cyclische peptiden. Bicyclische peptiden zijn effectieve enzymremmers en geniete peptiden vergemakkelijken de penetratie van peptidecellen en gebruiken crosslinkers om de fysiochemische eigenschappen te verbeteren.
Onzuiverheden in cyclische peptidegeneesmiddelen
Onzuiverheden kunnen voortkomen uit de synthese van cyclische peptiden. De API-gerelateerde onzuiverheden zijn afknottingen, modificaties van functionele groepen, insertie of deletie van aminozuren, oxidaties of reductie van functionele groepen, aggregaten en onvolledige ontscherming. Chromatografische media die bij zuivering worden gebruikt, en oplosmiddelen kunnen ook bijdragen aan het genereren van onzuiverheden in cyclische peptidegeneesmiddelen. Afbraakproducten treden op als gevolg van veranderingen in het geneesmiddel dat lange tijd is bewaard of blootstelling aan licht, temperatuur, water of reactie op hulpstoffen. Om de veiligheid en werkzaamheid van cyclische peptidegeneesmiddelen te waarborgen, is het belangrijk om onzuiverheden tijdens de synthese- en zuiveringsprocessen te beheersen en te minimaliseren.
Algemene peptide-onzuiverheden zoals N-Ac-onzuiverheid, deamidering op Gln, Asn-residuen, deamidering op C-terminus, trisulfide-onzuiverheid, Cyanoalanice @ Asn-residu, des-Gly en endo-Gly van de terminusaminozuren komen veel voor in cyclische peptiden te. Afbraak en andere afgeknotte peptiden zijn ook een belangrijke klasse van onzuiverheden in deze cyclische peptiden.
Afgezien van het hierboven beschreven type onzuiverheden, worden vaak andere onzuiverheden zoals parallelle en anti-parallelle dimeren gevormd in cyclische peptiden.
- Seq: Cys(1)-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys(6)-Pro-Arg-Gly-CONH2 (zwavelbinding tussen cysteïnes)
- Parallelle dimeren: 1,1', 6,6'
- Anti-parallelle dimeren: 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)
- Parallelle dimeren: 4,4', 7,7', 12,12', 15,15';
- Anti-parallelle dimeren: 4,7',4',7, 12,15', 12',15; of 4,12',4',12,7,15',7',15 of 4,15',4',15, 7,12',7',12
- Seq: H-Cys(1)-Cys(2)-Glu-Tyr-Cys(5)-Cys(6)-Asn-Pro-Ala-Cys(10)-Thr-Gly-Cys(13)-Tyr- OH (3 disulfidebruggen tussen 1-6, 2-10 en 5-13 cysteïnen)
proef