Probijanje oralne barijere (3)

Otkriće, optimizacija i naknadna modifikacija PN-235 (icotrokinra, JN-2113)

Prednosti oralno datih cikličkih peptida su detaljno opisane u prethodnim člancima, pri čemu je PN-235 posvećena značajnoj pažnji kao jednom od rijetkih cikličkih peptidnih lijekova koji su trenutno dostupni za oralnu primjenu. Dana 21. jula 2025., Protagonist i Janssen objavili su da su FDA-i podnijeli zahtjev za novi lijek (NDA) za Icotrokinru, za liječenje umjerene do teške psorijaze plaka kod odraslih i djece od 12 i više godina. Očekuje se da će Icotrokinra, ako bude odobren, postati prvi oralni lijek na svijetu koji cilja na IL-23R za liječenje psorijaze. Ovaj članak se fokusira na proces otkrivanja i strategije sistematske optimizacije ovog molekula, koristeći datume objavljivanja patenta kao vremensku liniju, a takođe sumira potencijalne pravce za dalju optimizaciju.

Već 2007. godine, Valorisation Hsj, Societe En Commandite podnijela je patentnu prijavu za IL-23R peptidne antagoniste (WO2009007849). Ovo je jedan od najranijih patenata koji uključuje IL-23R peptidne antagoniste u javno dostupnim informacijama. Ovaj patent opisuje seriju peptida koji ciljaju IL-23R, uključujući agonist APG-2301 i antagoniste APG-2303, APG-2305, APG-2307 i APG-2309 (sekvencije prikazane na slici ispod). Tim je koristio aminokiselinsku sekvencu IL-23R kao osnovu, u kombinaciji sa tehnikama kompjuterskog modeliranja, da generiše linearne peptide koji odgovaraju njegovom zglobnom regionu (imitiraju IL-23 i djeluju kao antagonisti IL-23R). Među njima, APG-2305 i APG-2309 su efikasno inhibirali fosforilaciju STAT3 u splenocitima miša in vitro, sa IC50 vrijednostima od 1 nM i 2 nM, respektivno. Nadalje, u modelu IBD kod pacova, liječenje APG-2309 značajno je ublažilo edem i crvenilo uzrokovano upalom i značajno smanjilo infiltraciju mukoznih leukocita i vaskularnu kongestiju, pokazujući dobar protuupalni i terapeutski potencijal.

U 2013. godini, Medical Diagnostic Laboratories (MDL) objavila je patent (US20130029907) koji opisuje otkriće IL-23R-vezujućih peptida koristeći tehnologiju prikaza faga, uspješno identificirajući nekoliko peptidnih sekvenci koje se specifično vezuju za IL{{19} Ovo istraživanje je konstruisalo biblioteku prikaza M13 faga koja sadrži nasumične sekvence peptida od 12-mera i izvršilo više krugova skrininga koristeći rastvorljivi rekombinantni IL-23R pune dužine i njegove varijante spajanja kao mete. Konačno, identifikovano je 27 peptida sa aktivnošću vezivanja. Značajno je da su ove peptidne sekvence pokazale nisku sličnost sa kristalnom strukturom IL-23 koju su objavili Beyer et al. (PDB ID: 3D85). Usklađivanjem sekvenci, istraživači su otkrili da 66,7% peptida sadrži očuvanu sekvencu prepoznavanja: -WX1X2X3W-, za koju se pretpostavlja da je ključni funkcionalni motiv za vezivanje za IL-23R i blokiranje njegove nizvodne transdukcije signala (reprezentativna sekvenca je prikazana na slici ispod). Nakon toga, istraživači su procijenili inhibitornu aktivnost peptida na vezivanje IL-23 za IL-23R koristeći kompetitivne ELISA eksperimente, identificirajući peptid 23 (12-merni peptid) kao najaktivniji peptid, koji je značajno inhibirao vezivanje IL-23 za IL-23R (}IC{23M).

Na osnovu toga, tim je optimizirao strukturu peptida 23, uključujući proširenje ili skraćivanje C/N završetaka, zamjenu unutrašnjih aminokiselina kiselim/neutralnim/baznim amino kiselinama i modifikacije ciklizacije. Konkurentni rezultati ELISA pokazali su da proširenje aminokiselina na oba kraja peptida 23 ima mali učinak na njegovu inhibitornu aktivnost, ali skraćivanje dovodi do smanjenja inhibitorne aktivnosti. Modificiranje svojstava naboja "X" ostataka u motivu jezgre -WX1X2X3W- (npr. zamjena negativno nabijenih ostataka drugim negativno nabijenim, polarnim nenabijenim ili pozitivno nabijenim ostacima) nije značajno utjecalo na njegovu inhibitorsku aktivnost, što ukazuje da ključne karakteristike naelektrisanja u ovoj regiji nisu ključne aktivnosti ostatka. Zamjena jednog od ostataka triptofana (W) u strukturi jezgra sa fenilalaninom (F) ili tirozinom (Y) zadržala je njegovu inhibitornu sposobnost, dok je zamjena sa alaninom (A) smanjila aktivnost, što je u skladu sa karakteristikama sekvence dobivenim prethodnim skriningom fagnog prikaza.

Nadalje, skraćivanje peptida 23.15 uz zadržavanje strukture jezgre -WQDYW-, iako je motiv jezgre očuvan, značajno je oslabio njegovu inhibitornu aktivnost. Pored toga, uvođenje cisteina (Cys) na oba kraja da bi se formirao ciklički peptid rezultiralo je aktivnošću koja je uporediva sa linearnim peptidom; međutim, smanjenje veličine cikličkog peptida na 7 ili 9 peptida uz održavanje strukture jezgra značajno je oslabilo njegovu sposobnost da inhibira IL-23R.

U dva naredna patenta objavljena od strane MDL-a (US20130172272 i US20160039878), istraživači su koristili strukturu jezgra -WX1X2X3W- kao skelu i konstruisali i pregledali ciljanu biblioteku peptida koristeći tehnologiju prikaza ribosoma (sekvenca biblioteke peptida:WXXXXWXXY). Nakon osam rundi skrininga, peptidi su dalje podijeljeni na osnovu strukture -WX1X2YW-: Grupa A je sadržavala -WVDYW-, Grupa B je sadržavala -WQDYW{15}}, a Grupa C je sadržavala peptide sa ostalim peptidima. ELISA testovi aktivnosti su pokazali da je peptid br.{17}}/7 u grupi A imao superiornu aktivnost u poređenju sa peptidom br.{19}} otkrivenim u prethodnom patentu. U konkurentnim ELISA testovima, peptid br.{21}} je imao IC50 od 58,0 nM, a peptid br{24}} imao je IC50 od 34,6 nM.

Nakon toga, koristeći Peptid NO.2 i Peptid NO.7 kao polazne tačke, dizajnirana su i sintetizirana tri ciklična peptida: 2HT-AA, 7-CC i 7HT-AA. Među njima, molekul 2HT-AA, zasnovan na ciklizaciji od-do-od glave do{22}}rezidua alanina na oba kraja peptida NO.2, pokazao je najbolju aktivnost (struktura prikazana na donjoj slici), sa konkurentnom ELISA IC50 od 8.18n testa (aktivnost izvještaja 8.18n). metoda: IL-23 je stimulirao DB ćelijsku liniju transficiranu STAT3 reporterskim genom, a inhibitorna aktivnost je kvantificirana otkrivanjem ekspresije reporter gena). Ovo je predstavljalo 4-6 puta povećanje aktivnosti u poređenju sa linearnim peptidom. U in vitro testovima aktivnosti, 2HT-AA je efektivno inhibirao IL-23-indukovanu sekreciju IL-17F u ljudskim Th17 ćelijama na način ovisan o koncentraciji i blokirao proizvodnju IL-22 u ljudskim PBMC-ima i splenocitima pacova. Istovremeno, ovaj ciklični peptid je takođe smanjio nivoe IL-17F mRNA u splenocitima pacova. Nažalost, uprkos obećavajućoj farmakološkoj aktivnosti 2HT-AA, nisu pronađeni naknadni izvještaji o optimizaciji ove cikličke peptidne strukture i njenih derivata pomoću MDL-a.