Confronto uno a uno della cella

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 6394 (2023) Citare questo articolo

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Con oltre 20 farmaci modificati in poli(etilenglicole) (PEG) approvati dalla Food and Drug Administration (FDA) sul mercato, il PEG è il polimero gold standard nella bioconiugazione. L'accoppiamento migliora la stabilità, l'efficienza e può prolungare il tempo di circolazione sanguigna delle proteine ​​terapeutiche. Anche se la PEGilazione è descritta come non tossica e non immunogenica, si accumulano rapporti con dati che mostrano reazioni allergiche al PEG. Poiché il PEG non viene utilizzato solo in ambito terapeutico, ma si trova anche negli alimenti e nei cosmetici, gli anticorpi anti-PEG possono formarsi anche senza trattamento medico. L'ipersensibilità al PEG può quindi portare ad una ridotta efficacia del farmaco, ad una rapida depurazione del sangue e in rari casi a reazioni anafilattiche. Pertanto, trovare alternative al PEG è fondamentale. In questo studio presentiamo il poliglicerolo lineare (LPG) per la bioconiugazione come polimero alternativo al PEG. Riportiamo la coniugazione di LPG e PEG mediante click-chemistry alla glicoproteina eritropoietina (EPO), sintetizzata in un sistema di sintesi proteica privo di cellule eucariotiche. Inoltre, è stata valutata l'influenza dei polimeri sulla stabilità e sull'attività degli EPO su una linea cellulare dipendente dall'ormone della crescita. Le caratteristiche simili di entrambi i bioconiugati mostrano che la LPGilazione può essere un'alternativa promettente alla PEGilazione.

L’EPO è noto come l’ormone che regola la produzione di nuovi globuli rossi. La maggior parte delle pubblicazioni recenti riguardano nuove scoperte sul meccanismo d'azione dell'EPO sull'eritrocitosi1, sull'ictus ischemico2, sull'anemia3, sull'ipossia4, sull'angiogenesi tumorale5 e sulle malattie neurodegenerative6. L'attenzione è rivolta in particolare alle varianti geneticamente modificate dell'EPO. Gli agenti stimolanti l'eritropoietina (ESA) sono stati continuamente migliorati a partire dall'eritropoietina alfa e beta fino alle varianti con emivita più lunga come darbepoetina alfa7 ed EPO PEGilato (PEG-EPO8). È noto che la PEG-EPO stimola l'eritropoiesi in modo più efficace con un intervallo di dosaggio prolungato9. L'EPO PEGilato (Mircera®) ha ottenuto l'approvazione della Food and Drug Administration (FDA) nel 2007 ed è prescritto contro l'anemia associata a malattie renali10,11. Sulla base del successo dell’EPO PEGilato e di altri prodotti biofarmaceutici, si prevede che il mercato mondiale dei farmaci PEGilati raggiungerà i 10,5 miliardi di dollari USA nel 202412. Tuttavia, con i prodotti biofarmaceutici PEGilati sorge un problema essenziale: gli anticorpi diretti contro il PEG. Il PEG è considerato un polimero biocompatibile non tossico e non immunogenico collegato a più di 20 farmaci a base di proteine ​​approvati dalla FDA13. Inoltre, le terapie non proteiche come i vaccini a mRNA contengono nanoparticelle PEGilate14. Le proteine, gli enzimi, i peptidi e le nanoparticelle modificati con PEG sono caratterizzati da una maggiore solubilità in acqua e stabilità proteolitica con conseguente emivita prolungata15. Nonostante siano stati compiuti progressi significativi, i sistemi PEGilati presentano ancora alcune limitazioni che possono limitarne l’uso diffuso. Queste limitazioni includono lo sviluppo di anticorpi anti-PEG dopo l'uso ripetuto di sostanze PEGilate, riducendone l'efficacia terapeutica e, in casi specifici, gravi reazioni allergiche come l'anafilassi16. Uno studio di Yang et al. identificato anticorpi anti-PEG nel 72% dei campioni contemporanei utilizzando un test immunoassorbente quantitativo competitivo17. È interessante notare che hanno riconosciuto che il 50% dei campioni di siero dagli anni '70 agli anni '90 possedevano effettivamente anche anticorpi anti-PEG. Grazie a test nuovi e più sensibili, la rilevazione degli anticorpi anti-PEG e delle reazioni immunogeniche associate si verifica più frequentemente. Inoltre, anche l’uso di prodotti quotidiani come cosmetici, saponi e medicinali contenenti PEG potrebbe avere un impatto sulla presenza di anticorpi anti-PEG preesistenti18,19. Pertanto, è essenziale ripensare la gestione dei farmaci PEGilati a partire da un rilevamento affidabile degli anticorpi anti-PEG e da un adattamento preciso delle terapie con molecole PEGilate. Inoltre, molti polimeri naturali e sintetici sono stati studiati per sostituire il PEG per prolungare l'emivita20,21,22,23. In questo contesto il poliglicerolo lineare (LPG) rappresenta un candidato promettente grazie alla sua struttura e caratteristiche simili al PEG24. Il GPL e il PEG possiedono entrambi una struttura polieterea, sebbene il GPL porti un gruppo ossidrile su ciascuna unità ripetitiva, che consente l'introduzione di porzioni di immobilizzazione, targeting ed etichettatura25,26. Il GPL è altamente biocompatibile e gli esteri degli oligogliceroli con un massimo di 10 unità ripetitive sono stati approvati dalla FDA come additivi farmaceutici e alimentari e sono disponibili in commercio da alcuni decenni27,28. Il GPL è stato recentemente coniugato con successo a varie proteine ​​modello tramite diverse chimiche di coniugazione, inclusa la coniugazione casuale con albumina sierica bovina29, la coniugazione sito-specifica tramite cicloaddizione azide-alchino catalizzata da rame(I) (CuAAC) con Exenatide, la coniugazione N-terminale con interleuchina30 e Anakinra31 e coniugazione sito-specifica tramite cicloaddizione azide-alchino promossa dal ceppo (SPAAC) all'Interferone-α-2a32,33.