Пегилирование белковых препаратов¶

Пегилирование белковых препаратов — это химическая модификация белковых молекул путём ковалентного присоединения к ним цепей полиэтиленгликоля (ПЭГ). Метод применяется главным образом в биофармацевтике для улучшения фармакокинетических и иммунологических свойств терапевтических белков — таких как интерфероны, гормоны, ферменты и моноклональные антитела. Пегилирование относится к технологиям «улучшения» лекарственных молекул и является одним из наиболее изученных способов продления времени циркуляции препарата в организме.

¶Химическая сущность

Полиэтиленгликоль — инертный, гидрофильный, нетоксичный полимер, состоящий из повторяющихся звеньев этиленоксида. Для присоединения к белку используют активированные производные ПЭГ, несущие реакционноспособную группу на одном или обоих концах цепи. Типичные мишени на поверхности белка — аминогруппы лизина, сульфгидрильные группы цистеина, а также N-концевая аминогруппа. В зависимости от числа сайтов присоединения различают монопегилирование и полипегилирование; для терапевтических препаратов обычно стремятся к строго контролируемому, сайт-специфичному присоединению одной цепи.

Молекулярная масса ПЭГ-цепей варьирует от нескольких сотен до десятков тысяч дальтон. Разветвлённые формы (например, так называемый Y-образный ПЭГ) обладают большей гидродинамической массой при меньшем числе точек крепления.

¶Механизм действия и эффекты

Присоединение ПЭГ создаёт вокруг белковой глобулы гидратированную «шубу», которая:

• увеличивает эффективный гидродинамический радиус молекулы, что снижает почечную фильтрацию и удлиняет период полувыведения;
• экранирует антигенные эпитопы, снижая иммуногенность и вероятность образования нейтрализующих антител;
• защищает белок от протеолитического расщепления;
• повышает растворимость и стабильность препарата.

Побочным следствием может быть снижение биологической активности, поскольку ПЭГ-цепь частично блокирует взаимодействие белка с рецептором. Поэтому задача разработчика — найти баланс между временем жизни в организме и сохранением активности.

¶Применение

Первым одобренным пегилированным препаратом стал в начале 1990-х годов аденазиндезаминаза для лечения тяжёлого комбинированного иммунодефицита. Широкую известность получили пегилированные интерфероны альфа, применявшиеся при гепатите C, а также пегилированный филграстим (стимулятор гранулоцитов) и пегилированные формы факторов роста. Технология используется и в составе конъюгатов для направленной доставки, например в некоторых противоопухолевых препаратах.

¶Ограничения и критика

К недостаткам метода относят неполную предсказуемость места присоединения при неспецифичном пегилировании, возможную гетерогенность продукта, а также риск накопления полимера в тканях при длительном введении. У части пациентов выявляются антитела к ПЭГ, что может снижать эффективность и вызывать реакции гиперчувствительности. Кроме того, производство пегилированных белков сложнее и дороже, чем нативных.

¶Развитие направления

Современные исследования направлены на сайт-специфичные методы конъюгации (введение неканонических аминокислот, ферментативное связывание), на biodegradable-полимеры и альтернативные «маскирующие» молекулы, которые должны сочетать длительное действие с полным сохранением активности и лучшей переносимостью.