Peptydy doustne: kapsułki, pastylki podjęzykowe i znaczenie biodostępności w projektowaniu badań

Peptydy doustne bada się nie dlatego, że jelito dobrze je wchłania – wchłania je bardzo słabo – lecz dlatego, że niektóre pytania badawcze wymagają jedynie, aby peptyd dotarł do światła przewodu pokarmowego, oraz dlatego, że formaty kapsułek i pastylek podjęzykowych omijają barierę jelitową na różne sposoby. Niezmodyfikowane peptydy połknięte w postaci roztworu wykazują w opublikowanych pracach biodostępność ogólnoustrojową zwykle poniżej 1%, dlatego każdy projekt badania wykorzystujący format doustny musi wyraźnie określać, czy stawia pytanie miejscowe, czy ogólnoustrojowe. Niniejszy przewodnik wyjaśnia, co niszczy peptydy w przewodzie pokarmowym, jak obraz ten zmieniają otoczki dojelitowe, formy soli i pastylki podjęzykowe, oraz jak rozumować przy projekcie badania wykorzystującym format doustny. Opisuje on laboratoryjny materiał referencyjny.

Cztery bariery między kapsułką a krwiobiegiem

1. Kwas żołądkowy. pH żołądka w zakresie mniej więcej 1,5–3,5 katalizuje hydrolizę szkieletu peptydowego i denaturuje strukturę drugorzędową. Sekwencje wrażliwe na kwas mogą utracić większość integralności w ciągu godziny przebywania w żołądku.
2. Proteazy światła przewodu pokarmowego. Pepsyna w żołądku, a następnie trzustkowa trypsyna, chymotrypsyna i karboksypeptydazy w dwunastnicy istnieją właśnie po to, by ciąć wiązania peptydowe. Peptyd badacza jest dla tych enzymów nieodróżnialny od białka pokarmowego.
3. Peptydazy rąbka szczoteczkowego i przejście przez nabłonek. To, co przetrwa w świetle jelita, napotyka aminopeptydazy zakotwiczone na powierzchni enterocytów, a następnie musi przekroczyć nabłonek, którego połączenia ścisłe wykluczają cząsteczki hydrofilowe o rozmiarach znacznie mniejszych niż peptydy.
4. Efekt pierwszego przejścia przez wątrobę. Wchłonięty materiał trafia do żyły wrotnej i przechodzi przez wątrobę, zanim dotrze do krążenia ogólnego.

Skumulowany efekt sprawia, że biodostępność niezmodyfikowanego peptydu doustnego mierzy się w ułamkach procenta. Doustna tabletka semaglutide jest pouczającym kontrprzykładem: wymagała współformulacji promotora przenikania (SNAC) w ilości około 100-krotności masy peptydu, aby osiągnąć podawaną biodostępność rzędu 0,4–1%, i jest lekiem na receptę, a nie preparatem klasy badawczej.

Dlaczego peptydy doustne pozostają przydatne: działanie miejscowe a ogólnoustrojowe

Kilka najczęściej poszukiwanych doustnych peptydów badawczych bada się pod kątem działania w przewodzie pokarmowym, a nie poza nim. Kapsułki BPC-157 i kapsułki KPV są tego najwyraźniejszymi przykładami. BPC-157 wyizolowano pierwotnie jako fragment białka znalezionego w ludzkim soku żołądkowym, a duża część literatury na gryzoniach dotyczy modeli błony śluzowej przewodu pokarmowego, w których przedziałem zainteresowania są światło jelita i wyścielająca je błona śluzowa. KPV, C-końcowy tripeptyd α-MSH, badano w modelach zapalenia jelita grubego, gdzie tkanką docelową jest sam nabłonek.

W takich projektach niska absorpcja ogólnoustrojowa nie jest wadą – jest bliższa zalecie, ponieważ koncentruje ekspozycję tam, gdzie leży pytanie, i ogranicza zakłócający sygnał ogólnoustrojowy. Badanie sprawdzające, czy peptyd moduluje ścięgno lub receptor w mózgu, nie może opierać się na tym samym rozumowaniu, a format doustny jest do tego niewłaściwym narzędziem. Porównanie formatów dla jednej cząsteczki omówiono w artykule kapsułki BPC-157 a BPC-157.

Czym różnią się formaty

Dlaczego pastylki podjęzykowe to nie tylko wolniejsze kapsułki

Pastylkę podjęzykową zaprojektowano tak, aby rozpuszczała się przy błonie śluzowej pod językiem, gdzie nabłonek jest cienki, nierogowaciejący i drenowany przez żyły uchodzące do krążenia ogólnego, a nie do żyły wrotnej. Wchłonięta frakcja całkowicie omija zatem efekt pierwszego przejścia przez wątrobę. Haczyk polega na tym, że obowiązuje ten sam pułap masy cząsteczkowej co przy podaniu donosowym – wchłanianie gwałtownie spada powyżej około 1000 Da – oraz że wydzielanie śliny stale przenosi rozpuszczony materiał w kierunku przełyku, więc połknięta frakcja wraca na drogę przewodu pokarmowego wraz z jego barierami. Pastylki z oksytocyną (1007 Da) znajdują się dokładnie na tym pułapie; pastylki AOD-9604 (1815 Da) znajdują się powyżej niego, a opublikowane uzasadnienie opiera się tam raczej na ekspozycji miejscowej i policzkowej niż na wydajnym wchłanianiu ogólnoustrojowym.

Przykład obliczeniowy: co naprawdę oznacza wartość podana na kapsułce

Załóżmy, że protokół badawczy przewiduje kapsułkę zawierającą 500 mcg peptydu.

1. Równoważnik ogólnoustrojowy przy biodostępności 1%. 500 mcg × 0,01 = 5 mcg docierających do krążenia w nienaruszonej postaci. To właśnie tę liczbę należy porównywać z pozajelitowym ramieniem referencyjnym, a nie 500 mcg z etykiety.
2. Przy 0,3%, czyli wartości bliższej temu, co podaje się dla niezmodyfikowanych peptydów bez promotora przenikania: 500 × 0,003 = 1,5 mcg.
3. Zamiast tego stężenie w świetle jelita. Jeśli pytanie dotyczy działania miejscowego, istotna jest inna liczba: 500 mcg uwolnione do szacowanych 250 mL płynu jelitowego daje 2 mcg/mL, czyli około 1,4 µM dla peptydu o masie 1420 Da, takiego jak BPC-157. Jest to stężenie, wokół którego można zaprojektować eksperyment na hodowli komórkowej.
4. Porównanie z fiolką. Fiolka 5 mg zrekonstytuowana do 2,5 mg/mL dostarcza 500 mcg w 0,2 mL roztworu, praktycznie bez strat na proteolizę – co daje od 100- do 300-krotną różnicę w dostarczonej masie ogólnoustrojowej przy tej samej ilości nominalnej.

Wskazanie, której z tych czterech liczb używa protokół, usuwa większość niejednoznaczności, na które cierpią badania nad peptydami doustnymi.

Obchodzenie się i przechowywanie

• Kapsułki i pastylki podjęzykowe są postaciami stałymi zawierającymi substancje pomocnicze; nie podlegają rekonstytucji i nie należy ich otwierać ani rozpuszczać, o ile badanie wyraźnie tego nie wymaga, ponieważ otoczka lub matryca stanowi część specyfikacji.
• Przechowywać w chłodzie, suchu i ciemności. Głównym wrogiem jest wilgoć: osłonki żelatynowe i HPMC miękną i sklejają się, a podłoża pastylek miękną powyżej mniej więcej 25 °C.
• Nie przechowywać kapsułek w lodówce w nieszczelnym pojemniku – kondensacja po wyjęciu jest gorsza niż przechowywanie w temperaturze otoczenia w słoju z osuszaczem.
• Certyfikaty partii dla formatów doustnych powinny podawać zawartość peptydu w jednostce dawkowania oraz czystość samego peptydu; należy żądać obu, zgodnie z opisem w artykule o odczytywaniu COA.

Częste błędy

• Porównywanie masy z etykiety preparatu doustnego z masą preparatu pozajelitowego. Nie są to te same wielkości i w ujęciu ogólnoustrojowym różnią się o dwa do trzech rzędów wielkości.
• Założenie, że otoczka dojelitowa zwiększa biodostępność ogólnoustrojową. Zwiększa ona ilość nienaruszonego peptydu docierającego do jelita; bariera nabłonkowa i metabolizm pierwszego przejścia pozostają bez zmian.
• Zastosowanie dużego peptydu w pastylce i opisywanie projektu jako podania podjęzykowego, podczas gdy większość materiału zostaje połknięta.
• Otwieranie kapsułek w celu rekonstytucji ich zawartości. Wypełnienie kapsułki zawiera substancje pomocnicze niescharakteryzowane pod kątem pracy w roztworze, a uzyskane stężenie jest nieznane. Gdy potrzebny jest roztwór o znanym stężeniu, należy użyć fiolki z liofilizatem.

Pełna oferta doustna znajduje się w kolekcji kapsułek peptydowych i preparatów doustnych.