Preboj ustne pregrade（3）

Odkritje, optimizacija in kasnejša modifikacija PN-235 (icotrokinra, JN-2113)

Prednosti oralno danih cikličnih peptidov so bile podrobno opisane v prejšnjih člankih, pri čemer je PN-235 prejel veliko pozornosti kot eno od zelo redkih cikličnih peptidnih zdravil, ki so trenutno na voljo za oralno dajanje. 21. julija 2025 sta Protagonist in Janssen objavila, da sta FDA vložila vlogo za novo zdravilo (NDA) za zdravilo Icotrokinra za zdravljenje zmerne do hude psoriaze v plakih pri odraslih in otrocih, starih 12 let in več. Če bo zdravilo Icotrokinra odobreno, naj bi postalo prvo peroralno zdravilo na svetu, usmerjeno proti IL-23R, za zdravljenje psoriaze. Ta članek se osredotoča na proces odkrivanja in strategije sistematične optimizacije te molekule, pri čemer uporablja datume objave patentov kot časovnico, poleg tega pa povzema možne smeri za nadaljnjo optimizacijo.

Že leta 2007 je Valorisation Hsj, Societe En Commandite vložil patentno prijavo za peptidne antagoniste IL-23R (WO2009007849). To je eden od prvih patentov, ki vključujejo peptidne antagoniste IL-23R v javno dostopnih informacijah. Ta patent opisuje niz peptidov, ki ciljajo na IL-23R, vključno z agonistom APG-2301 in antagonisti APG-2303, APG-2305, APG-2307 in APG-2309 (zaporedja so prikazana na spodnji sliki). Ekipa je kot osnovo uporabila aminokislinsko zaporedje IL-23R v kombinaciji s tehnikami računalniškega modeliranja, da bi ustvarila linearne peptide, ki ustrezajo njegovi zgibni regiji (posnemajo IL-23 in delujejo kot antagonisti IL-23R). Med temi sta APG-2305 in APG-2309 učinkovito zavirala fosforilacijo STAT3 v mišjih splenocitih in vitro z vrednostmi IC50 1 nM oziroma 2 nM. Poleg tega je pri modelu KVČB pri podganah zdravljenje z APG-2309 znatno ublažilo edem in rdečico, ki sta jo povzročila vnetje, in znatno zmanjšalo infiltracijo levkocitov v sluznici in vaskularno kongestijo, kar je pokazalo dober protivnetni in terapevtski potencial.

Leta 2013 je Medical Diagnostic Laboratories (MDL) objavil patent (US20130029907), ki opisuje odkritje peptidov, ki vežejo IL-23R-, z uporabo tehnologije prikaza fagov, pri čemer so uspešno identificirali več peptidnih zaporedij, ki se specifično vežejo na IL-23R. Ta raziskava je izdelala knjižnico za prikaz fagov M13, ki je vsebovala naključne 12-merne peptidne sekvence, in izvedla več krogov presejanja z uporabo topnega rekombinantnega IL-23R v polni dolžini in njegovih spojenih različic kot tarč. Končno je bilo identificiranih 27 peptidov z vezavno aktivnostjo. Predvsem so te peptidne sekvence pokazale nizko podobnost s kristalno strukturo IL-23, o kateri so poročali Beyer et al. (PDB ID: 3D85). S poravnavo zaporedja so raziskovalci ugotovili, da 66,7 % peptidov vsebuje ohranjeno prepoznavno zaporedje: -WX1X2X3W-, za katerega se domneva, da je ključni funkcionalni motiv za vezavo na IL-23R in blokiranje njegovega prenosa signala navzdol (reprezentativno zaporedje je prikazano na spodnji sliki). Nato so raziskovalci ovrednotili inhibitorno aktivnost peptidov na vezavo IL-23 na IL-23R z uporabo konkurenčnih poskusov ELISA, pri čemer so identificirali peptid 23 (12-merni peptid) kot najbolj aktiven peptid, ki je znatno zaviral vezavo IL-23 na IL-23R (IC50=0.85 µM).

Na podlagi tega je ekipa optimizirala strukturo peptida 23, vključno s podaljšanjem ali skrajšanjem C/N koncev, zamenjavo notranjih aminokislin s kislimi/nevtralnimi/bazičnimi aminokislinami in modifikacijami ciklizacije. Rezultati konkurenčnega testa ELISA so pokazali, da je podaljšanje aminokislin na obeh koncih peptida 23 imelo majhen učinek na njegovo inhibitorno aktivnost, skrajšanje pa je povzročilo zmanjšanje inhibitorne aktivnosti. Spreminjanje lastnosti naboja ostankov "X" v jedrnem motivu -WX1X2X3W- (npr. zamenjava negativno nabitih ostankov z drugimi negativno nabitimi, polarno nenabitimi ali pozitivno nabitimi ostanki) ni bistveno vplivalo na njegovo inhibitorno aktivnost, kar kaže, da značilnosti naboja ostankov v tej regiji niso ključni dejavniki vezavne aktivnosti. Zamenjava enega od ostankov triptofana (W) v jedrni strukturi s fenilalaninom (F) ali tirozinom (Y) je ohranila njegovo zaviralno sposobnost, medtem ko je zamenjava z alaninom (A) zmanjšala aktivnost, kar je skladno z značilnostmi zaporedja, pridobljenimi iz predhodnega presejanja prikaza fagov.

Poleg tega je skrajšanje peptida 23.15 ob ohranjanju strukture jedra -WQDYW-, čeprav je bil motiv jedra ohranjen, znatno oslabilo njegovo inhibitorno aktivnost. Poleg tega je uvedba cisteina (Cys) na obeh koncih za tvorbo cikličnega peptida povzročila aktivnost, primerljivo z linearnim peptidom; vendar pa je zmanjšanje velikosti cikličnega peptida na 7 ali 9 peptidov ob ohranjanju jedrne strukture znatno oslabilo njegovo sposobnost zaviranja IL-23R.

V dveh poznejših patentih, ki jih je objavil MDL (US20130172272 in US20160039878), so raziskovalci uporabili jedrno strukturo -WX1X2X3W- kot ogrodje ter izdelali in pregledali ciljno peptidno knjižnico s tehnologijo prikaza ribosomov (zaporedje peptidne knjižnice: XXXWXXYWXXXX). Po osmih krogih presejanja so bili peptidi nadalje razdeljeni na podlagi strukture -WX1X2YW-: skupina A je vsebovala -WVDYW-, skupina B je vsebovala -WQDYW- in skupina C je vsebovala peptide z drugimi jedrnimi sekvencami. Testi aktivnosti ELISA so pokazali, da ima peptid št. . 2/7 v skupini A boljšo aktivnost v primerjavi s peptidom št. . 23.19, razkritim v prejšnjem patentu. V konkurenčnih testih ELISA je imel peptid št.. 7 IC50 58,0 nM, peptid št.. 2 pa IC50 34,6 nM.

Nato so bili z uporabo peptida št. 2 in peptida št. 7 kot izhodišča zasnovani in sintetizirani trije ciklični peptidi: 2HT-AA, 7-CC in 7HT-AA. Med temi je molekula 2HT-AA, ki temelji na ciklizaciji alaninskih ostankov od glave-do-repa na obeh koncih peptida št. 2, pokazala najboljšo aktivnost (struktura je prikazana na spodnji sliki) s konkurenčnim ELISA IC50 8,1 nM in reportersko aktivnostjo 341,8 nM (testna metoda: IL-23 je stimuliral celično linijo DB, transficirano z reporterskim genom STAT3, inhibitorno aktivnost pa so kvantificirali z odkrivanjem izražanja reporterskega gena). To je predstavljalo 4-6-kratno povečanje aktivnosti v primerjavi z linearnim peptidom. V testih aktivnosti in vitro je 2HT-AA učinkovito zaviral z IL-23 inducirano izločanje IL-17F v človeških celicah Th17 na način, ki je odvisen od koncentracije, in blokiral proizvodnjo IL-22 v človeških PBMC in splenocitih podgan. Hkrati je ta ciklični peptid znižal tudi ravni mRNA IL-17F v splenocitih podgan. Na žalost kljub obetavni farmakološki aktivnosti 2HT-AA ni bilo najdenih kasnejših poročil o optimizaciji te ciklične peptidne strukture in njenih derivatov z MDL.