Agonista receptora pre glukagónu podobný peptid 1

Agonista receptora pre glukagónu podobný peptid 1 (tiež inkrenomimetikum) je liečivo proteínového charakteru, ktoré sa viaže na receptor pre glukagónu podobný peptid 1 a spúšťa príslúšnú signalizačnú kaskádu. Štruktúra agonistov receptora pre GLP-1 je homologická so štruktúrou endogénneho GLP-1. 
náhľad|Kôrnatec gila (Heloderma suspectum), ktorý dosahuje dĺžku do 60 cm, má ružové a čierne škvrny a vyskytuje sa na juhozápade USA a na severe Mexika. druhové meno gila získal podľa rieky Gila v Arizone v USA. Je to jedovatý jašter.
História agonistov receptora pre glukagónu podobného peptidu 1 siaha až do roku 1980, keď v slinách jaštera kôrnatec gila (lat. Heloderma suspectum, tiež kôrnatec jedovatý) bola izolovaná látka exendín, ktorý stimuloval produkciu inzulínu. Ukázalo sa, že exendín je peptid podobný ľudskému GLP-1. Exenatid je biosynteticky vyrobený exentín.

Glukagónu podobný peptid 1 má biologický polčas eliminácie 90 sekúnd, primárna literatúra uvádza 2 minúty. Naproti tomu exendín má polčas plazmatickej eliminácie až 2,4 hodiny, čo je dané zámenou alanínu v druhej polode za glycín, čo znižuje degradáciu exendínu pôsobením dipeptidylpeptidázy 4. Túto stratégiu zvýšenia odolnosti peptidu voči DPP-4 využili medicinálni chemici aj u lixisenatide, dulaglutide a albiglutide. Inou stratégiou zvýšenia stability peptidu voči pôsobeniu DPP-4 je náhrada alanínu v druhej polohe kyselinou α-aminoizomaslovej (skracovaná Aib), ktorá je izostérom alanínu, ktorý má v α-polohe dva metyly namiesto jedného. Z tohto pohľadu je glycín je izostér alanínu, ktorý má v α-polohe dva vodíky. Zovšeobecnenie môže znieť, že pre odolnosť voči DPP-4 je nutné, aby druhá aminokyselina v sekvencii mala dva rovnaké substituenty v α-polohe (dva vodíky: glycín; kva metyly: kyselina α-aminoizomaslová). Kyselinu α-aminoizomaslovú na zvýšenie stability proti peptidázovej aktivite DPP-4 využíva semaglutid, tirzepatid.

Keďže GLP-1 aj exendín podliehajú glomerulárnej filtrácii a prechádzajú do primárneho moču (nie sú zachytené v krvej plazme pri filtrácii v obličkách), čo znižuje plazmatická polčas týchto peptidov, začali sa vyvíjať stratégie predĺženia biologického polčasu.

Keďže glomerulárna filtrácia sa nespolieha len na veľkosť pórov filtra tvoreného bazálnou membránou, ale aj na elektrický náboj bazálnej membrány v glomeruloch, prvou stratégiou, ako udržať agonistu receptora pre glukagónu podobný peptid 1 v krvnej plazme je zvýšenie elektrického náboja peptidu. To sa realizovalo u lixisenatidu, čo je proteín sekvenčne takmer úplne zhodný s exendínom (delécia prolínu 44), ktorý bol na C konci peptidu ozdobený šiestimi lyzínmi, ktoré dodávajú kladný náboj, čo spôsobuje elektrostatické interakcie s bazálnou laminou v obličkách počas glomerulárnej filtrácie a zachytenie lixisenatidu v krvej plazme. Lixisenatid má vďaka polylyzínovému C-koncu 44 aminokyselín a predáva sa pod komerčným názvom Adlyxin.

 Biokonjugáty 
Ďalšou úspešnou stratégiou na predĺženie biologického polčasu liečiva sú biokonjugáty. Treba spomenúť, že tieto biokonjugáty nie sú proliečivá, viažu sa na receptor pre GLP-1 v nezmenenej podobe a nevyžadujú na svoj účinok enzymatickú aktiváciu degradáciou. Ide o:

 biokonjugáty proteínov a lipidov (ako u liraglutidu, semaglutidu a tirzeptidu): Peptid sa cez vhodný spacer naviaže na mastnú kyselinu s jednou alebo dvoma karboxylovými skupinami,
 biokonjugáty proteínov s proteínmi (ako u albiglutidu: väzba peptidu na albumín; dulaglutidu: väzba peptidu na IgG protilátku).
náhľad|304x304bod|Porovnanie exendínu, liraglutidu a semaglutidu

 Biokonjugáty proteínov a lipidov 
Biokonjugáty proteínov a lipidov využívajú schopnosť mastných kyselín viazať sa na albumín, krvný proteín, prenášajúci najmä záporne nabité a nenabité chemické látky. Väzba liečiva na albumín je reverzibilná a poskytuje ochranu pred vylúčením liečiva z krvi do moču počas glomerulárnej filtrácie, pretože komplex liečiva s albumínom je väčší ako sú póry bazálnej laminy v obličkách a navyše má albumín rovnaký náboj ako bazálna lamina, čím dochádza ku elektrostatickému odpudzovaniu komplexu s filtrom tvoreným bazálnou laminou. Druhý argument je, že liečivo viazané na albumín nie je degradované peptidázami, ako je DPP-4.

 Liraglutid 
Liraglutid je biokonjugát proteínu a mastnej kyseliny (16 uhlíkatej monokarboxylovej kyseliny) kyseliny stearovej, ktorá je naviazaná na α-aminoskupinu glutamátu, ktorý je svojou γ-karboxyovou skupinou (karboxylovou skupinou v bočnom reťazci) naviazaný na ε-aminoskupinu lyzínu na pozícii 26 (tzv. gamaglutamát, γ-Glu), ktorý slúži ako hydrofilný spacer (pretože má nechránenú a preto ionizovanú α-karboxyskupinu γ-Glu) medzi proteínom a mastnou kyselinou. Čo sa týka proteínu, ide o ľudský GLP-1, u ktorého bola len zamenená aminokyslina lyzín na pozícii 34 za arginín: tým liraglutid vykazuje 97% homológii v sekvencii aminokyselín v porovnaní s ľudským GLP-1, ktorý má však krátky plazmatický polčas (1,5 minúty až 2 minúty) v porovnaní s liraglutidom, ktorý má plazmatický polčas 8 až 12 hodín, resp. 9 až 13 hodín podľa primárnej literatúry. Liraglutid dokonca nemá ani nahradený alanín v polohe 2 nejakým izostérom alanínu na zvýšenie odolnosti voči degradácii DPP-4. Väzba liraglutidu na albumín je taká výhodná, že u pacentov nebol prítomný žiadny liragrutid v moči, pričom GLP-1 sa okamžite odfiltruje do moču. Liraglutid sa predáva pod komerčným názvom Victoza v USA ako liečba proti diabetu a vysokodávkový liraglutid pod názvom Saxenda sa predáva na manažmet hmotnosti.
náhľad|393x393bod|Chemická štruktúra semaglutidu s rozpísaným spacerom, ktorý obsahuje dve ADO jednotky (kyselina 8-amino-3,6-dioxyoktánová) a γ-glutamát.

 Semaglutid 
Semaglutid predstavuje ďalší vývoj v oblasti biokonjugátov GLP-1 s lipidmi. V porovnaní s liraglutidom, semaglutid má:

 zavedenú α-aminoizobutánovú kyselinu (Aib, kyselina α-aminoizomaslová) ako izostér alanínu na zvýšenie odolnosti voči DPP-4, čím semaglutid integruje vlastnosti exendínu a GLP-1,
 podobne ako liraglutid, má aj semaglutid na pozícii 34 vymenený lyzín za arginín,
 semaglutid vykazuje 93,5% homológiu s humánnym GLP-1 (zhoda v 29 aminokyselinách z celkového počtu 31 aminokyselín),
 podobne ako liraglutid, má aj semaglutid spacer a mastnú kyselinu viazanú na ε-aminoskupinu lyzínu v polohe 26,
 na rozdiel od liraglutidu, má semaglutid iný spacer (ide o dve skupiny ADO: kyselina 8-amino-3,6-dioxyoktánová),
 súčasťou spacera je aj γ-Glu, ktorý sa viaže na mastnú kyselinu a ADO jednotky,
 mastná kyselina v semaglutide je dikarboxylová, zatiaľčo v liraglutide je monokarboxylová,
 mastná kyselina v semaglutide je dlhšia, má 18 uhlíkov, v porovnaní so 16 uhlíkovou mastnou kyselijnou v liraglutide
 semaglutid má plazmatický polčas 7 dní, zatiaľčo liraglutid len 9 až 13 hodín.

Semaglutid sa predáva v injekčnej forme pod názvom Ozempic a v tabletovej forme pod názvom Rybelsus.
náhľad|352x352bod|Tirzepatid

 Tirzepatid 
Tirzepatid je dvojité antidiabetikum, ktorý je nielen agonistom na receptoroch pre GLP-4, ale je aj agonistom receptora pre druhý inkretínový peptid GIP (glucose dependent insulinotropic polypeptide) glukóza dependentný inzulínotropný polypeptid. Sekvencia jeho peptidu vychádza z GIP, ale zachováva si prvky GLP-4. Tirzepatid má celkovo 39 aminokyselín, druhá a trinásta aminokyselina je nadhradená kyselinou α-aminoizobutánovou.

Spacer tirzepatidu je zhodný so spacerom semaglutidu: ide o dve skupiny ADO (kyselina 8-amino-3,6-dioxyoktánová) viazané na ε-aminoskupinu lyzínu v polohe 20. γ-glutamát prepája ADO jednotky s mastnou kyselinou.

Mastná kyselina použitá v tirzepatide je 20 uhlíkatá dikarboxylová kyselina.

 Biokonjugáty proteínov s proteínmi 

 Albiglutid 
Na rozdiel od biokonjugátov proteínov s lipidmi, ktoré sa spoliehajú na nekovalentnú interakciu lipidovej časti biokonjugátu s albumínom, albiglutid pozostáva z dvoch GLP-1 sekvencií linárne za sebou, pričom terminálny glycín bol nahradený sekvenciou nasledujúceho peptidu. Na rozdiel do GLP-1 má však albiglutid v polohe 8 glycín namiesto alanínu, albiglutid vykazuje 93,5% homológiu s humánnym GLP-1 (zhoda v 29 aminokyselinách z celkového počtu 31 aminokyselín). Vďaka biokonjugácii na albumín na albiglutid dostatočne vysokú molekulovú hmotnosť a tak nemôže prechádzať do moču pri glomerulárnej filtrácii, čo predlžuje jeho plazmatický polčas. Albumín ďalej umožňuje recykláciu endocytovaného albiglutidu: albumín a albiglutid sa môžu viazať na neonatálny Fc receptor (FcRn) v kyslom prostredí endozómu, čo umožní ich návrat na povrch bunky a únik degradácii. Najvyššie plazmatické koncentrácie albiglutidu sú po jednorázovej dávke až po 4 dňoch. Albiglutid bol schválený americkou FDA v roku 2014 pod názvom Tanzeum.

 Dulaglutid 
Dulaglutid má analóg ľudského GLP-1 (s ktorým zdieľa 90 % aminokyselín) naviazaný na Fc doménu upraveného ľudského IgG4 proteínu, pričom vzniká dimér prepojený dvoma medzireťazcovými disulfidickými väzbami 55-55', 58-58' a dvoma vnútroreťazcovými disulfidickými väzbami 90-150, 196-254. Ide teda o homodimér, pričom každý z monomérov obsahuje analóg GLP-1 (na zvýšenie stability proti degradácii má v pozícii 8 glycín namiesto alanínu, nechýba mu C-terminálny glycín, ale arginín v polohe 36 bol vymenený za glycín, aby sa predišlo možnej interacii s T-bunkovým epitopom, glycín v polohe 22 vymenili za glutamát). 

Ako spacer využili peptid, ktorý je tvorený 16 aminokyselinami hlavne glycínmi a serínmi. Bez spacera nevykazoval fúzny proteín Fc domény a analógu GLP-1 akúkoľvek aktivitu.

Fc doména pochádza z IgG4, pretože v porovnaním s IgG1 Fc doménou má IgG4 Fc doména nižšiu afinitu ku Fc-γ receptoru a receptorom komplementu. Ďalšie zníženie imunogenicity bolo vykonané zmenou sekvencie IgG4 Fc.

Dulaglutid sa predáva pod komerčným názvom Trulicity a bol schválený americkou FDA v roku 2014 ako adjuvantná terapia diabetu.

 Referencie 

Kategória:Antidiabetiká
Kategória:ATC A10 – Antidiabetiká