biotecnologie farmacologiche lezione 19-20 aa 2011-12 le proteine terapeutiche
TRANSCRIPT
![Page 1: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/1.jpg)
Biotecnologie FarmacologicheLezione 19-20AA 2011-12
Le proteine terapeutiche
![Page 2: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/2.jpg)
Le proteine
Più di 40.000 e moltissime funzioni
OPPORTUNITA’ TERAPEUTICA
![Page 3: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/3.jpg)
Cosa sono le proteine terapeutiche
Proteine che sono state estratte da cellule umane o ingegnerizzate in laboratorio per essere utilizzate come farmaci
Rimpiazzare la mancanza patologica di una proteina
(enzimi, fattori del sangue)
Rafforzare il sistema immunitario, contro cellule tumorali o infezioni
(anticorpi monoclonali)
Più di 250 in commercio, più di 400 in trial clinico
![Page 4: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/4.jpg)
Quali sono vantaggi/svantaggi?
• Attività mirata e altamente specifica
• Limitati effetti collaterali
• Generalmente ben tollerate
• Possono sopperire ad un difetto genetico
• Veloce sviluppo clinico e approvazione FDA
• Vantaggio finanziario: brevettabilità
• Metodologie di produzione
• Contaminanti nella purificazione
• VIE DI SOMMINISTRAZIONE E FARMACOCINETICA
VANTAGGI SVANTAGGI
![Page 5: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/5.jpg)
Sviluppo delle proteine terapeutiche
• Proteine di I generazione identiche alle proteine endogene umane
• Proteine di II generazione modificate al fine di:
– Migliorarne le caratteristiche farmacocinetica (diminuire la biodegradabilità, aumentare la penetrazione cellulare, ecc)
– Generare prodotti inattivi con funzioni diverse da quelle originarie– Generare dei prodotti più stabili facilitandone la conservazione
• Biosimilari
![Page 6: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/6.jpg)
Produzione di proteine terapeutiche
Proteine poco
complesse
Proteine complesse
BATTERI
• Ancora il più usato• Ottimizzazione
• Problemi: recovery delle proteine secretory signal peptide – mutazione
del punto isoelettrico• Poche modificazioni post-
traduzionali
PIANTE
• Utilizzo in lenta crescita• Codice regolatorio per espressione• No modificazioni post-traduzionali
• . Grandi volumi possibili
CELLULE ANIMALI
• Alti livelli di espressione e modificazioni
• Costi elevatissimi per set-up e tempi lunghi per FDA approval
ANIMALI TRANSGENICI
• Alti livelli di produzione• Espressione di proteine anche molto
complesse• Costi bassi
• Riproducibilità della produzione• Limite: approvazione regolatoria
![Page 7: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/7.jpg)
Classificazione funzionale delle proteine terapeutiche
Gruppo I
Gruppo II
Gruppo III
Gruppo IV
Proteine con attività enzimatica o regolatoria
Proteine con attività di targeting specifico
Vaccini proteici
Proteine diagnostiche
![Page 8: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/8.jpg)
Gruppo IProteine con attività enzimatica o regolatoria
![Page 9: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/9.jpg)
Rimpiazzare una proteina carente o non funzionale1
Classiche proteine terapeutiche
Utilizzate nel trattamento di malattie metaboliche o malattie genetiche che portano a
carenza di una proteina
![Page 10: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/10.jpg)
CLASSICO ESEMPIO: insulina nel trattamento del diabete
Diabete: malattia caratterizzata da un alto e anormale tasso di zuccheri nel sangue, causato
dalla carenza di insulina o resistenza alla sua azione
Insulina: prima proteina terapeutica ricombinante ad entrare in commercio, nel 1982
![Page 11: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/11.jpg)
Fattori di Coagulazione: altre proteine terapeutiche molto
diffuse
Emofilia: malattia genetica ereditaria che causa problemi nell’aggregazione piastrinica e nei
processi di coagulazione
Fattori di coagulazione: I fattori VIII e IX della coagulazione possono essere ripristinati negli
emofilici
![Page 12: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/12.jpg)
Nuovi trattamenti per malattie genetiche ereditarie
Malattie come Gaucher, Fibrosi cistica, mucopolisaccaridosi, malattia di Fabry e altre
malattie metaboliche genetiche
Trattamento con enzimi e proteine che vanno a sopperire la carenza (es. enzimi pancreatici nella
fibrosi cistica, beta-glucocerebrosidasi nella malattia di Gaucher)
![Page 13: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/13.jpg)
Vantaggi delle tecniche del DNA ricombinante nella produzione di proteine terapeutiche di classe I
Insulina
Beta-glucocere-brosidasi
Dal 1922, purificata da pancreas bovini e
porcini, e somministrata come iniezione in pazienti
con diabete
Problemi: - disponibilità di pancreas- costo della purificazione- reazioni immunologiche
Prima del DNA ricombinante
Dopo il DNA ricombinante
Inizialmente purificata dalla
placenta umana
Problemi: - disponibilità di placenta
(50.000 placente/anno/paziente)
Vantaggi connessi a minor costi, maggiore
produzione, eliminazione rischio di malattie
trasmissibili associate con la purificazione
Possibili modificazioni (es, sostituz di un aa, che migliora le performance)
Dal 1982, prima proteina ricombinante
commecializzata. Produzione efficiente e
poco costosa.
![Page 14: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/14.jpg)
Rafforzare un pathway già esistente2
Utilizzate per stimolare, aumentare, migliorare o allungare nel tempo un particolare meccanismo, anche se il meccanismo d’azione
dettagliato non è noto
![Page 15: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/15.jpg)
tPA (tissue plasminogen activator) ricombinante:
L’infarto del miocardio: - Più comune causa di morte negli USA
- dovuto ad occlusione di arterie coronarie causata dalla formazione di un trombo di una placca aterosclerotica.- Studi clinici hanno dimostrato che la lisi dei trombi con
attivatori del plasminogeno diminuisce la mortalita’.
Il tPA va ad ad agire nel processo di coagulazione
![Page 16: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/16.jpg)
Il tPA agisce aumentando il processo fibrinolitico
tPA prodotto dalle cellule endoteliali
Plasminogeno(proenzima)
Plasmina(enzima fibrinolitico)
![Page 17: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/17.jpg)
Proteine terapeutiche di questo gruppo possono essere impiegate
nella IVF
IVF (in vitro fertilization): fertilizzazione della cellula uovo con lo spermatozoo in vitro.
FSH (follicle-stimulating hormone): stimolo per oocitiHCG (human chorionic gonadotropin): per promuovere la
rottura del follicolo
![Page 18: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/18.jpg)
Eritropoietina ricombinante
Anemia e sindrome mieloplastica: presenti spesso nel caso di trattamenti chemoterapici che colpiscono le cellule del
midollo osseo
Eritropoietina: ormone secreto dai reni che stimola la produzione di eritrociti da parte del midollo osseo
![Page 19: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/19.jpg)
Fornire una nuova funzione o attività3
Proteine non umane presenti in natura sono utilizzate come trattamenti terapeutici per le patologie umane uso razionale
![Page 20: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/20.jpg)
Esempi dell’uso terapeutico di proteine esogene
Papaina: proteina estratta dalla papaya usata per accelerare la riparazione delle ferite e la guarigione delle ustioni
Irudina: proteina prodotte dalle ghiandole salivari delle sanguisughe (Hirudo medicinalis), ed è un potente inibitore
della trombina (funzione anticoagulante)
![Page 21: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/21.jpg)
PROTEINE TERAPEUTICHE DI SECONDA GENERAZIONE
![Page 22: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/22.jpg)
PROTEINE TERAPEUTICHE DI II GENERAZIONE
TISSUEPLASMINOGEN
ACTIVATOR: t-PA
![Page 23: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/23.jpg)
L’INFARTO E’ DOVUTO AD OCCLUSIONE DI ARTERIE CORONARIE CAUSATA DALLA FORMAZIONE DI UN TROMBO DI UNA PLACCA ATEROSCLEROTICA.STUDI CLINICI HANNO DIMOSTRATO CHE LA LISI DEI TROMBI CON ATTIVATORI DEL PLASMINOGENO DIMINUISCE LA MORTALITA’.
FARMACI USATI PER AMI:• STREPTOCHINASI• ANISTREPLASI• UROCHINASI• T-PA
L’INFARTO ACUTO AL MIOCARDIO E ’LA CAUSA PIU’ COMUNE DI MORTE NEGLI STATI UNITI
lumeplacca
![Page 24: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/24.jpg)
FARMACI TROMBOLITICI
La terapia con farmaci trombolitici tende a dissolvere i trombi e i depositi di fibrina nei siti dove è avvenuto un danno vascolare.Ovviamente tutti questi farmaci sono altamente tossici perché provocano emorragie.
![Page 25: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/25.jpg)
LA COAGULAZIONE
La deposizione di fibrina e piastrine a livello vascolare causa malattie tromboemboliche
![Page 26: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/26.jpg)
Il t-PA viene prodotto dalle cellule endoteliali e attiva il
plasminogeno con taglio enziamatico
trombo
Cellule endoteliali
Plasminogeno legato alla fibrina
Plasmina legato alla fibrina
Degradazione fibrina
t-PA
![Page 27: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/27.jpg)
STRUTTURA t-PA
• SERIN PROTEASI
• aa 527 (64kD)
• 17 PONTI DISOLFURO
• 4 N-GLICOSILAZIONI
• 2 FORME (CON/SENZA GLICOSILAZIONE ASP184)
![Page 28: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/28.jpg)
Viene scisso legame Arg275-Ile276
catena pesante N-terminale responsabile del legame alla fibrina • DOMINIO FINGER• DOMINIO EGF-LIKE• DUE KRINGLE
catena leggera C-terminale responabile dell’attività catalitica
• DOMINIO SERIN PROTEASI
His-Asp-Ser che taglia il plasminogeno
Nel corso della fibrinolisi la FIBRINA depositata nel
coagulolega il t-PA e lo attiva
FINGER
KRINGLE SERINPROTEASE
TAGLIO
![Page 29: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/29.jpg)
NONOSTANTE L’IMPIEGO DEGLI AGENTI TROMBOLITICI ATTUALMENTE DISPONIBILI IL 45% DEI PAZIENTI NON PRESENTA DOPO 90’ UN RIPRISTINO COMPLETO DEL FLUSSO CORONARICO A CAUSA:
• COMPLESSITA’ STRUTTURALE DELLA PLACCA ATEROSCLEROTICA SU CUI SI FORMA IL TROMBO CORONARICO OCCLUDENTE
• REGIME TERAPEUTICO
LIMITI DEL TRATTAMENTO
INCAPACITA’ DI LISARE UNA SIGNIFICATIVA PROPORZIONE DI TROMBI CORONARICI
COMPLICANZE EMORRAGICHE
![Page 30: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/30.jpg)
Nome Alteplase Reteplase Tenecteplase
Nome Commerciale
Activase Ratavase TNKase
Casa Produttrice
Genentech BoehringerMannheim
Genentech
Uso terapeutico
Infartoacuto del miocardio
(AMI)
Infarto acuto del miocardio (AMI) con
aumento della funzione ventricolare in seguito all’evento
Riduzione della mortalità associata
all’infarto del miocardio acuto(AMI)
![Page 31: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/31.jpg)
ALTEPLASE
IDENTICO ALL’ENDOGENO t-
PA UMANO
PRODOTTO A UNA O DUE CATENE IN CHO
EMIVITA < 5MIN
LA CLEARANCE EPATICA E’ RECETTORE MEDIATA: LE CELLULE DEL KUPPFER E ENDOTELIALI ATTRAVERSO IL RECETTORE DEL MANNOSIO, GLI EPATOCITI CON UN RECETTORE CARBOIDRATO INDIPENDENTE
SOMMINISTRAZIONE I.V. DOSE RACCOMANDATA: 0.9 mg/kg PER INFUSIONE DI 60’, IL 10% DI FARMACO DEVE ESSERE INIETTATO IN BOLO IN 1’
![Page 32: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/32.jpg)
RETEPLASE
MUTANTE DI DELEZIONE (MANCA KRINGLE 1 , FINGER E EGFLIKE DOMAINS) NON GLICOSILATO
AUMENTA L’EMIVITA (15 MIN)
DIMINUISCE IL LEGAME CON LA FIBRINA
PRODOTTO IN E.COLI
SOMMINISTRATO IN DUE BOLI SEPARATI DA 30’
![Page 33: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/33.jpg)
SOSTITUZIONI AMINOACIDICHE IN DUE PUNTI DEL KRINGLE 1 AUMENTANO LA SPECIFICITA’ CON LA FIBRINA E DIMINUISCONO LA CLEARANCE PLASMATICA PROLUNGANDO L’EMIVITA (17 min)
GLY PER ASN 117
ASN PER THR A 103
ALA-ALA-ALA-ALA PER LYS-HIS-ARG-ARG A 296-299
TENECTEPLASE
QUATTRO SOSTITUZIONI AMINOACIDICHE NEL SITO CATALITICO AUMENTANO RESISTENZA AL PAI-1 E
AUMENTANO LA SPECIFICITA’ CON LA FIBRINA
![Page 34: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/34.jpg)
LANOTEPLASE
PRODOTTO IN CHO
MUTANTE DI DELEZIONE DEL t-PA NATIVO (MANCA DEL FINGER E EGF LIKE DOMAIN)+MUTAZIONE PUNTIFORME DA ASN117 A GLN
QUESTA MODIFICAZIONE EVITA LA CLEARANCE DA PARTE DEI REC
PER IL MANNOSIO EPATICI PROLUNGANDO L’EMIVITA A 10’
![Page 35: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/35.jpg)
l’inserzione di un aa carico promuove la
repulsione fra monomeri (fast acting
insulin aspart)
la conversione di HisB10 in Glu aumenta
l’attività di 5 volte
Residui aa che interagiscono con il recettore e importanti per la
dimerizzazione:
A1,A4,A5,A19,A21B12,B16,B23,B24,B25,B26
l’inserzione di un aa carico promuove la
repulsione fra monomeri (fast acting
insulin aspart)
la conversione di HisB10 in Glu aumenta
l’attività di 5 volte
Residui aa che interagiscono con il recettore e importanti per la
dimerizzazione:
A1,A4,A5,A19,A21B12,B16,B23,B24,B25,B26
![Page 36: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/36.jpg)
INSULINA GLARGINA
L’aumento del punto isoelettrico dell’insulina da 5.4 verso la neutralità (due arginine vengono aggiunte all’N-term. di B), causando la precipitazione nel sito d’iniezione, provoca un ritardo nell’assorbimento ed un prolungamento dell’effetto
INSULINA DETEMIR
L’acilazione covalente della LysB29 promuove il legame reversibile dell’insulina all’albumina ritardandone la distribuzione e il trasporto transendoteliale
![Page 37: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/37.jpg)
Proteine Terapeutiche di II generazione
TNFa (Fattore di Necrosi Tumorale) una citochina che gioca un ruolo chiave nel danno infiammatorio in malattie autoimmuni o nella malattia di Crohn
La prima di queste, l’ Etanercept (Enbrel), è una proteina di fusione dal peso molecolare di 150 kDa tra la forma solubile del recettore per il TNFalfa umano e la porzione Fc delle immunoglobuline umane IgG.
Farmaci con funzione analoghe sono l’Infliximab (Remicade), un anticorpo monoclonale “chimerico” cioè in parte umano (frammento Fc umano) e in parte di derivazione murina (domini della catena variabile VK e VH)
Adalimumab (HUMIRA) sviluppato molto recentemente che consta di un anticorpo interamente umanizzato.
![Page 38: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/38.jpg)
AGGIUNTA DI POLIETILENGLICOLE (PEG) PER AUMENTARE LE DIMENSIONI DELLA
PROTEINA E RIDURNE IL METABOLISMO E CLEARENCE RENALE
![Page 39: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/39.jpg)
Analoghi del GH : Pegvisomant
Analogo ricombinante di hGH - lys 120 sostituita con una glypreviene la dimerizzazione funzionale del recettore
qualsiasi aminoacido tranne lys o ala in questa posizione:Promotore della crescita Þ antagonista GH
- Pegilazione – coniugazione via i gruppi aminici a 4 - 6catene di polietilen-glicoleAumento di T1/2 (SC) a circa 6 giorniPicco plasmatico 33 - 77 ore
Ridotta immunogenicitàla pegilazione maschera i determinanti antigeniciRidotta affinità di legamealtri otto aminoacidi sostituiti
![Page 40: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/40.jpg)
Gruppo IIProteine con attività di targeting specifico
![Page 41: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/41.jpg)
Interferire con una specifica molecola o meccanismo1
Sfruttano la fine specificità di binding degli ANTICORPI MONOCLONALI; usate nel trattamento di patologie infiammatorie o
tumori
![Page 42: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/42.jpg)
Struttura degli anticorpi
Parte di riconoscimento dell’antigene; nelle IMMUNOADESINE esso è sostituito con siti di
binding a recettori di membrana
Fc: fragment crystallizzable
Riconosciuto dalle cellule del sistema immunitario identifica le cellule che devono
essere distrutte o eliminate
![Page 43: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/43.jpg)
Tipi di anticorpi
Murino Chimerico Umanizzato Umano
Alta immunogenicità;Interazioni deboli con
le proteine del complemento poco
efficiente;Bassa emivita.
Dominio variabile murino e dominio costante umano;
Riduce immunogenicità e aumenta emivita
Con regione ipervariabile murina e
restante umana (95%). A volte però
meno efficaci
Completamente umani, prodotto attraverso phage
display o topi transgenici
![Page 44: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/44.jpg)
Nomenclatura degli anticorpi (-mab)Target site of antibody Source of antibody
o(s) bone u humanvi(r) viral o mouseba(c) bacterial a ratli(m) immune e hamsterle(s) infectious lesions i primateci(r) cardiovascular xi chimericmu(l) musculoskeletal zu humanizedki(n) interleukin as target axo rat/murine hybridco(l) colonic tumourme(l) melanomama(r) mammary tumourgo(t) testicular tumourgo(v) ovarian tumourpr(o) prostrate tumourtu(m) misc tumourneu(r) nervous systemtox(a) toxin as targetfu(ng) fungal
Es.ada-lim-u-mab
Anticorpo contro TNFalfa
tras-tu-zu-mab
![Page 45: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/45.jpg)
Nelson et al., Nature ReviewDrug Discovery , 2010
![Page 46: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/46.jpg)
Proteine di classe II che hanno TNFalfa come bersaglio – terapia
immunogenicaTNF-a: citochina implicata nei processi infiammatori sistemici;
stimola le reazioni di fase acuta. La sua deregolazione è implicata in diverse patologie, inclusi alcuni tumori
Immunoadesine Anticorpi monoclonali
ETANERCEPT: Proteina di fusione tra TNFalpha receptor
e regione Fc dell’IgG
Lega l’eccesso di TNFa nel plasma, marcandolo per essere eliminato dal
sistema immunitario. Terapia per artrite e psoriasi
INFLIXIMAB - ADALIMUMAB: Anticorpi monoclonali contro TNFa
Terapia per artrite reumatoide, Morbo di
Crohn.
![Page 47: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/47.jpg)
Proteine terapeutiche di classe II nella terapia oncologica
Aumento dell’immunogenicità Attivazione di pathways intracellulari
RITUXIMAB: Lega la proteina transmembrana CD20
espressa sulle B-cellsIl legame stimola la risposta immunitaria. Più del
90% delle B-cell dei linfomi non-Hodgkin’s esprime in maniera specifica CD20 terapia
specifica.
CETUXIMAB:Lega EGF receptor e stimola la risposta
immuno-mediata.EGFR è espresso sulle cellule di alcuni tipi di tumori, come il carcinoma del colon-retto e
tumore del collo
TRASTUZUMAB:Lega il recettore HER2 sulle cellule
tumorali della mammella. Sebbene contenga la Fc region che stimola la risposta immunitaria, la sua azione sembra
indurre pathways di segnalazione intracellulare che portano al blocco della cdrescita e
all’inibizione dell’angiogenesi
RITUXIMAB MODIFICATO:Modificazioni nella Fc stimolo
dell’apoptosi
Due meccanismi
![Page 48: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/48.jpg)
Proteine terapeutiche di classe II nella terapia di altre condizioni
patologiche
Nei trapianti d’organo: per ridurre i fenomeni di rigetto. Es. BASILIXIMAB, DACLIZUMAB: inibiscono l’attivazione dei linfociti
IL-2 mediata poiché legano IL2 receptor
Nelle infezioni da HIV: Es. ENFUVRITIDE: immunoadesina costituita da un peptide di 36 aa che inibisce l’entrata di HIV
nella cellula ospite + riconoscimento per gp120 (proteina dell’envelope di HIV)
Nel trattamento di asma irresponsiva a normali trattamenti: Es. OMALIZUMAB: lega il recettore si mastociti e basofili nei
polmoni, riducendo il rilascio di mediatori infiammatori
![Page 49: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/49.jpg)
Delivery di altri composti o proteine al sito target2
Sfruttano la fine specificità di binding degli ANTICORPI MONOCLONALI per fare delivery di altri composto, sostanze,
medicinali.
Area in grande sviluppo
![Page 50: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/50.jpg)
Tipologie di anticorpi di delivery
Cellula tumorale
![Page 51: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/51.jpg)
Coniugati anticorpo-farmaci chemioterapici
Chemiotereapia tradizionale Associazione con mABs
Non sono tumore-specifici, e si basano solo sul concetto che le cellule a più alta proliferazione (quelle tumorali, ma non
solo) sono più sensibili alla citotossicità. EFFETTI COLLATERALI dati a dosi
sub-optimali
L’associazione con anticorpi che targettizzano le cellule tumorali il
farmaco è internalizzato solo nelle cellule tumorali attraverso internalizzazione
recettore-mediata.
Unico approvato:GEMTUZUMAB: lega le proteine CD33 espresse sulle cellule tumorali e rilascia
OZOGAMICINA, un composto citotossico
Agenti citotossici e chemioterapici
![Page 52: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/52.jpg)
Coniugati proteina-tossine e radioimmunoconiugati
Tossine coniugate a proteine Radioimmunoconiugati
Le tossine sono generalmente enzimi che esercitano la loro funzione citotossica
all’interno della cellula; in molti casi anche una sola molecola trasportata nel giusto compartimento cellulare è un grado di
uccidere la cellula.Possono essere coniugati ad anticorpi o ad
altre proteine
Es. DENILEUKIN DIFTITOX (unico approvato FDA): frammenti di tossina difterica fusi con Interleuchina-2, per
trattamento del linfoma cutaneo refrattario
Le tossine sono generalmente enzimi che esercitano la loro funzione citotossica
all’interno della cellula; in molti casi anche una sola molecola trasportata nel giusto compartimento cellulare è un grado di
uccidere la cellula.Possono essere coniugati ad anticorpi o ad
altre proteine
Es. DENILEUKIN DIFTITOX (unico approvato FDA): frammenti di tossina difterica fusi con Interleuchina-2, per
trattamento del linfoma cutaneo refrattario
![Page 53: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/53.jpg)
Gruppo IIIVaccini
![Page 54: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/54.jpg)
Protezione contro agenti esterni patogeni1
Sfruttano le caratteristiche immunogeniche delle proteine per l’applicazione come profilassi nella protezione di agenti esterni.
Area in grande sviluppo, per ora molto limitata
![Page 55: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/55.jpg)
Esempi di vaccini proteici
Vaccino per Epatite B: creato producendo con ta tecnica del DNA ricombinante gli antigeni di superficie del virus, delle
proteine non infettive che scatenano la reazione immunitaria.
Vaccino per HPV (human papilloma virus): recentemente approvato, sfrutta proteine del capside per dare protezione al virus, e anche contro il tumore alla cervice ad esso correlato
![Page 56: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/56.jpg)
Trattamento di disordini autoimmuni2
Protezione contro un sistema immunitario iper-reattivo che riconosce come agenti estranei proteine endogene
![Page 57: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/57.jpg)
Vaccini contro tumori3
Ancora no approvati da parte dell’FDA, ma alcuni in sperimentazione clinica.
Risente molto delle nuove scoperte della medicina di base, che fornisce target per la vaccinazione
![Page 58: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/58.jpg)
Vaccino contro linfoma non-Hodgkin’s
Nei linfomi non-Hodgkin’s si ha una proliferazione maligna delle cellule B, che mostrano tutte un unico anticorpo
specifico sulla loro superficie.
La regione idiopatica può quindi essere individuata e clonata, ed espressa in piante di tabacco con la tecnica del DNA
ricombinante, per ottenere un antigene tumore-specifico utilizzabile per la vaccinazione del paziente.
6-8 settimane per ottenere il vaccino dalla biopsia.
![Page 59: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/59.jpg)
Problematiche connesse allo sviluppo
di proteine terapeutiche
![Page 60: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/60.jpg)
Perché le proteine sono particolari rispetto a composti di natura
chimica?
• Ordini di grandezza più grandi rispetto a farmaci tradizionali
• Strutture secondarie e terziarie suscettibili a degradazione fisica e
chimica
• Immunogeniche
![Page 61: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/61.jpg)
Problemi di solubilità e stabilità
• Grosse molecole con proprietà idrofiliche e idrofobiche
• Suscettibili a proteasi e a meccanismi di clearance
AGGIUNTA DI POLIMERI:
Es. PEG (Polyethylene glycol)• low molecular weight
• solubile in acqua• polimero non ionico
• coniugato in multiple copie
Prolunga la circolazione di proteine terapeutiche o ne altera le proprietà (es. delivery ai tumori)
![Page 62: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/62.jpg)
Problemi di immunogenicità• Tutte le proteine esogene (umane e non
umane) sono riconosciute dal sistema immunitario come “straniere” e
scatenano la risposta immunitaria
• Questa risposta immunitaria può alterare le proprietà della proteina terapeutica o essere dannosa per il
paziente
Enzimi e proteine del Gruppo I: possono scatenare reazioni immunitarie
Anticorpi: soprattutto quelli murini, ma anche quelli umani
![Page 63: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/63.jpg)
Problemi per trovare la via di somministrazione adatta
VIA PARENTERALE:Rappresenta la via d’elezione
VIA ORALE:Ad oggi praticamente non utilizzabile, ma desiderabile
VIA NASALE, POLMONARE, TRANSDERMICA:Vie alternative non invasive percorribili
![Page 64: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/64.jpg)
Limiti della via orale
ELEVATA DEGRADAZIONEEndopeptidasi presenti a livello intestinale (pepsina, tripsina, chimotripsina, elastasi)
Esopeptidasi (carbossipeptidasi A e B)
SCARSO ASSORBIMENTOMolecole di grande dimensioni
Assenza di meccanismi di trasporto attivo
Struttura ciclica e proprietà lipofiliche
![Page 65: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/65.jpg)
Via Parenterale
La scelta della via endovenosa,intramuscolare, sottocutanea e intraperitoneale dipende dall’emivita
della proteina stessa e dalla concentrazione ematica necessaria per ottenere l’effetto farmacologico
Es: l’emivita del TPA è di pochi minuti, mentre quella di un anticorpo monoclonale è di alcuni giorni
si possono operare modificazioni nella proteina
(mutagenesi)
si può passare dalla somministrazione per via i.v. a quella i.m. o s.c. tenendo conto che Dopo iniezione s.c. il farmaco può entrare nei capillari
linfatici e non utilizzare il torrente circolatorio dando una differente biodisponibilità
Per aumentare l’emivita
![Page 66: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/66.jpg)
Vie alternative
Per la via nasale solo 3 proteine terapeutiche somministrate
Per la via polmonare, aerosol di insulina
![Page 67: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/67.jpg)
![Page 68: Biotecnologie Farmacologiche Lezione 19-20 AA 2011-12 Le proteine terapeutiche](https://reader036.vdocuments.pub/reader036/viewer/2022062312/5542eb66497959361e8d1496/html5/thumbnails/68.jpg)
Referenze
• Leader B, Baca QJ, Golan DE. Protein therapeutics: a summary and pharmacological classification. Nat Rev Drug Discov. 2008 Jan;7(1):21-39.
• Brown LR. Commercial challenges of protein drug delivery. Expert Opin Drug Deliv. 2005 Jan;2(1):29-42
• Schrama D, Reisfeld RA, Becker JC. Antibody targeted drugs as cancer therapeutics. Nat Rev Drug Discov. 2006 Feb;5(2):147-59.