Пептидная терапия представляет собой особый метод лечения, основанный на использовании уникальных фармацевтических препаратов, состоящих из последовательно соединённых аминокислот, молекулярный вес которых варьируется от 500 до 5000 атомных единиц массы (дальтон).
С момента синтеза первого терапевтического пептида — инсулина — в 1921 году, в области разработки пептидов было достигнуто множество успехов. Во всём мире на сегодня одобрено более 80 пептидных препаратов.
Интерес к исследованиям в этой области возрос благодаря тому, что многие пептиды (например, окситоцин, вазопрессин и гонадотропин-рилизинг-гормон) проявляют специфическую физиологическую активность в организме человека.
Преимущество пептидной терапии заключается в способности пептидов глубоко проникать в ткани, что позволяет им быстро попадать в кровоток, опережая более крупные биомолекулы – антитела. Кроме того, пептиды обладают низкой иммуногенностью и высокой направленностью к целевым белкам, в отличие от малых молекул лекарств, которые обычно воздействуют только на 2-5% генома человека.
Как работает пептидная терапия
Терапевтические пептиды могут действовать различными способами, выполняя функции гормонов, факторов роста, лигандов ионных каналов, нейротрансмиттеров или антиинфекционных агентов. Они связываются с рецепторами клеточной поверхности, вызывая направленные изменения внутри клетки с высокой эффективностью.
Механизм действия терапевтических пептидов напоминает работу биологических препаратов, таких как терапевтические антитела и белки, но с некоторыми важными отличиями. В частности, они обладают меньшей иммуногенностью и более низкими производственными затратами, что делает их более привлекательными для исследований и разработки.
В период с 2016 по 2022 год Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (FDA) одобрило 26 пептидов в качестве лекарственных препаратов, что стало значительным достижением в этой быстро развивающейся области. Кроме того, в этот же период было одобрено более 315 других новых препаратов.
В настоящее время более 200 пептидов находятся в клинической разработке, а еще 600 проходят доклинические испытания. Одним из примеров является G17DT — терапевтический пептид, который в настоящее время проходит клинические испытания для лечения различных форм рака.
Ключевые области исследования пептидной терапии
Онкология
В области онкологии и направленной доставки лекарств пептидная терапия играет важную роль в минимизации побочных эффектов, связанных с химиотерапией. Эти методы лечения направлены на нарушение критически важных противоапоптотических белков опухолей и подавление механизмов устойчивости к лекарствам путем воздействия на связанные сигнальные пути взаимодействия белков.
Например, хорошо изученный пептид Bim BH3 активирует апоптоз (клеточную гибель) через обычный белок Bcl-2. Учитывая различия в клеточных поверхностных рецепторах среди раковых клеток, даже в пределах одного органа, крайне важно иметь точные механизмы для их определения. Пептидная терапия идеально подходит для этих целей благодаря своей способности к скринингу и синтезу специфических пептидных последовательностей, адаптированных к конкретной задаче.
Метаболические расстройства
Поддержание метаболического гомеостаза — это жизненно важное условие для всех процессов в организме. Нарушение этого баланса может привести к развитию ряда метаболических заболеваний, среди которых ожирение, диабет, неалкогольная жировая болезнь печени, метаболическая дислипидемия и сердечно-сосудистые патологии. По статистике, около 35% взрослых американцев и 50% пожилых людей сталкиваются с этими нарушениями.
Среди известных препаратов, направленных на борьбу с ожирением, выделяются Лираглутид (торговое название Saxenda) и Семаглутид (Ozempic). Эти препараты относятся к классу пептидных средств, которые действуют как агонисты рецептора GLP-1. Их механизм действия заключается в увеличении высвобождения инсулина, снижении секреции глюкагона и подавлении чувства голода.
Исследования показывают, что Лираглутид может привести к средней потере веса на 4-6 кг в течение одного года, особенно в сочетании с изменениями в образе жизни. Семаглутид обладает схожими свойствами, способствуя регулированию уровня глюкозы в крови и способствуя снижению веса.
Нейродегенеративные заболевания
Нейродегенеративные болезни представляют собой серьезную проблему, поскольку они характеризуются постепенной потерей нейронов, что в конечном итоге приводит к гибели мозга. Эти заболевания, среди которых болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, хорея Гентингтона и боковой амиотрофический склероз (БАС), являются причиной примерно 25% глобальной смертности и инвалидности.
Исследования в области пептидной терапии направлены на понимание механизмов, посредством которых неправильно свернутые белки и пептиды вызывают нарушения в передаче сигналов в нейронах, что, в свою очередь, приводит к гибели клеток. Пептидные вакцины, первоначально разработанные для борьбы с гриппом, показали свою эффективность в улучшении когнитивных функций у пациентов с ранней стадией болезни Альцгеймера.
Другими потенциальными ингибиторами (блокаторами) нейродегенеративных заболеваний, находящихся на стадии исследования, являются нейротрофины, нейропептиды и вазоактивные кишечные пептиды.
Регенеративная медицина
Процесс заживления ран представляет собой сложный многоэтапный процесс, включающий стадии гемостаза, воспаления, пролиферации и ремоделирования. Исследования пептидов могут значительно улучшить этот процесс, особенно при хронических ранах, возникающих в результате заболеваний. Пептидные повязки предлагают инновационные подходы к лечению ран, используя природные пептиды, такие как RL-QN15, которые ускоряют процесс заживления, выделяя вещества, полезные для восстановления тканей.
Преимущества пептидной терапии над традиционными методами лечения
Преимуществами пептидной терапии, как уже было сказано, являются: высокая направленность, высокую биологическая активность, отличная способность проникать через мембраны и низкие производственные затраты. Эти характеристики позволяют сократить время разработки по сравнению с другими лекарствами, часто требующими длительных периодов испытаний.
Перспективы использования пептидной терапии в персонализированной медицине весьма многообещающи. Разрабатываются специальные пептидные последовательности, направленные на конкретные заболевания и расстройства. Этот подход может существенно преобразовать методы персонализированного лечения.
Вызовы и ограничения
Разработка пептидных препаратов сопряжена с рядом проблем, включая вопросы стабильности, токсичности и иммуногенности. Чтобы повысить стабильность пептидов, учёные прибегают к различным модификациям, таким как включение D-аминокислот или альфа-аминоксильных аминокислот, которые изменяют химическую структуру основной цепи, а также к циклизации. Однако процессы производства могут дополнительно снижать стабильность пептидов, делая их чувствительными к изменениям рН и температуры, что может приводить к их разрушению.
Кроме того, добавляют новые трудности регуляторные ограничения. Хотя пациенты демонстрируют высокую приверженность к рекомендациям, лишь 4% одобренных FDA пептидных и белковых препаратов предназначены для перорального приема. Это связано с особенностями организма, такими как слизистая оболочка кишечника, которая создает защитный барьер, затрудняющий эффективное всасывание лекарств.
Будущее направлений в пептидной терапии
Современные технологии, среди которых искусственный интеллект и машинное обучение, открывают новые перспективы в разработке лекарственных препаратов.
Традиционные методы поиска пептидов, хотя и позволяют исследовать множество потенциальных последовательностей, являются трудоёмкими, дорогостоящими и не всегда результативными.
Этот процесс может быть ускорен с помощью ИИ, который способен эффективно анализировать различные наборы данных, включая геномные и клинические сведения, а также структуры белков.
Интересно, что методы глубокого обучения и искусственного интеллекта открыли новые функциональные и противомикробные пептиды (AMP) из различных источников, таких как протеом и микробиом человека. Это открытие имеет важное значение для разработки альтернативных антибактериальных препаратов, которые смогут противостоять стремительному росту устойчивости к антибиотикам.
В целом, интеграция искусственного интеллекта в процесс поиска лекарств может значительно сократить время и затраты на выявление и разработку новых пептидных методов лечения.
Что это значит для здравоохранения и фармацевтики
Создание новых лекарств и методов лечения, включая пептидную терапию, имеет огромное значение для системы здравоохранения. Этот процесс направлен на поиск и исследование веществ, способных улучшить результаты лечения пациентов и удовлетворить растущие медицинские потребности в различных областях.
В настоящее время сотни пептидов исследуются в рамках доклинических и клинических испытаний, что является ярким примером персонализированной медицины — ведущей стратегии направленной терапии будущего. Ожидается, что эта область будет стремительно развиваться, привлекая как инвестиции, так и исследовательские усилия.
В 2017 году продажи пептидных препаратов достигли 20 миллиардов долларов, и ожидалось, что к 2024 году они вырастут до более чем 50 миллиардов. Размер рынка также, вероятно, увеличится с 25,3 миллиарда долларов в 2024 году до 41,7 миллиарда долларов к 2030 году, что составит совокупный годовой темп роста более 8%.
Комментарии