Порушення орального бар'єру（3）

Відкриття, оптимізація та подальша модифікація PN-235 (ікотрокінра, JN-2113)

Переваги перорально введених циклічних пептидів були детально описані в попередніх статтях, причому PN-235 приділяє значну увагу як одному з небагатьох циклічних пептидних препаратів, доступних на даний момент для перорального введення. 21 липня 2025 року Protagonist і Janssen оголосили, що вони подали заявку на новий препарат (NDA) до FDA для Icotrokinra для лікування середнього та важкого бляшкового псоріазу у дорослих і дітей віком від 12 років. Очікується, що в разі схвалення Ікотрокінра стане першим у світі пероральним препаратом, спрямованим на IL-23R, для лікування псоріазу. Ця стаття зосереджена на процесі відкриття та систематичних стратегіях оптимізації цієї молекули, використовуючи дати публікації патенту як графік, а також підсумовує потенційні напрямки для подальшої оптимізації.

Ще в 2007 році компанія Valorisation Hsj, Societe En Commandite подала заявку на патент на пептидні антагоністи IL-23R (WO2009007849). Це один із перших патентів, що стосуються пептидних антагоністів IL-23R у загальнодоступній інформації. Цей патент описує ряд пептидів, націлених на IL-23R, включаючи агоніст APG-2301 і антагоністи APG-2303, APG-2305, APG-2307 і APG-2309 (послідовності показано на малюнку нижче). Команда використала амінокислотну послідовність IL-23R як основу в поєднанні з методами комп’ютерного моделювання для створення лінійних пептидів, що відповідають його шарнірній області (імітуючи IL-23 і діючи як антагоністи IL-23R). Серед них APG-2305 і APG-2309 ефективно інгібували фосфорилювання STAT3 в мишачих спленоцитах in vitro зі значеннями IC50 1 нМ і 2 нМ відповідно. Крім того, на моделі IBD у щурів лікування APG-2309 значно зменшило набряк і почервоніння, спричинені запаленням, і значно зменшило інфільтрацію лейкоцитів слизової оболонки та застій у судинах, продемонструвавши хороший протизапальний і терапевтичний потенціал.

У 2013 році Medical Diagnostic Laboratories (MDL) опублікувала патент (US20130029907), в якому описано відкриття пептидів, що зв’язують IL-23R-, за допомогою технології фагового дисплея, успішно ідентифікуючи кілька пептидних послідовностей, які специфічно зв’язуються з IL-23R. У цьому дослідженні була створена бібліотека фагового дисплея M13, що містить випадкові 12-мерні пептидні послідовності, і проведено кілька раундів скринінгу з використанням повнорозмірного розчинного рекомбінантного IL-23R та його варіантів сплайсингу як мішеней. Зрештою, було ідентифіковано 27 пептидів зі зв'язуючою активністю. Примітно, що ці пептидні послідовності показали низьку подібність до кристалічної структури IL-23, про яку повідомили Beyer et al. (PDB ID: 3D85). Шляхом вирівнювання послідовностей дослідники виявили, що 66,7% пептидів містили консервативну послідовність розпізнавання: -WX1X2X3W-, яка, за припущенням, є ключовим функціональним мотивом для зв’язування з IL-23R і блокування його передачі сигналу вниз (типова послідовність показана на малюнку нижче). Згодом дослідники оцінили інгібіторну активність пептидів щодо зв’язування IL-23 з IL-23R за допомогою конкурентних експериментів ELISA, визначивши пептид 23 (12-мерний пептид) як найактивніший пептид, який значно інгібував зв’язування IL-23 з IL-23R (IC50=0.85 мкМ).

Грунтуючись на цьому, команда оптимізувала структуру пептиду 23, включаючи подовження або вкорочення кінців C/N, заміну внутрішніх амінокислот на кислі/нейтральні/основні амінокислоти та модифікації циклізації. Результати конкурентного ELISA показали, що розширення амінокислот на обох кінцях пептиду 23 мало вплив на його інгібіторну активність, але скорочення призвело до зниження інгібіторної активності. Зміна властивостей заряду залишків «X» у мотиві ядра -WX1X2X3W- (наприклад, заміна негативно заряджених залишків на інші негативно заряджені, полярні незаряджені або позитивно заряджені залишки) суттєво не вплинула на його інгібіторну активність, вказуючи на те, що характеристики заряду залишків у цій області не є ключовими детермінантами активності зв’язування. Заміна одного із залишків триптофану (W) у структурі ядра фенілаланіном (F) або тирозином (Y) зберегла його інгібіторну здатність, тоді як заміна його аланіном (A) знизила активність, що узгоджується з характеристиками послідовності, отриманими під час попереднього скринінгу фагового дисплея.

Крім того, скорочення пептиду 23.15 зі збереженням основної структури -WQDYW-, незважаючи на збереження основного мотиву, значно послабило його інгібіторну активність. Крім того, введення цистеїну (Cys) на обох кінцях для утворення циклічного пептиду призвело до активності, порівнянної з лінійним пептидом; однак зменшення розміру циклічного пептиду до 7 або 9 пептидів при збереженні структури ядра значно послабило його здатність інгібувати IL-23R.

У двох наступних патентах, опублікованих MDL (US20130172272 і US20160039878), дослідники використовували структуру ядра -WX1X2X3W- як каркас і створили та перевірили бібліотеку цільових пептидів за допомогою технології відображення рибосом (послідовність бібліотеки пептидів: XXXWXXYWXXXX). Після восьми раундів скринінгу пептиди були додатково розділені на основі структури -WX1X2YW-: група A містила -WVDYW-, група B містила -WQDYW-, а група C містила пептиди з іншими основними послідовностями. Тести на активність ELISA показали, що пептид №. 2/7 у групі А має кращу активність порівняно з пептидом №. 23.19, описаним у попередньому патенті. У конкурентних тестах ELISA пептид №. 7 мав IC50 58,0 нМ, а пептид №. 2 мав IC50 34,6 нМ.

Згодом, використовуючи пептид NO.2 і пептид NO.7 як вихідні точки, було розроблено та синтезовано три циклічні пептиди: 2HT-AA, 7-CC і 7HT-AA. Серед них молекула 2HT-AA, заснована на циклізації від голови-до-хвоста залишків аланіну на обох кінцях пептиду NO.2, продемонструвала найкращу активність (структура показана на малюнку нижче) з конкурентним ELISA IC50 8,1 нМ та репортерною активністю 341,8 нМ (метод тестування: IL-23 стимулював клітинну лінію DB, трансфіковану репортерним геном STAT3, і інгібіторну активність кількісно визначали шляхом виявлення експресії репортерного гена). Це означало 4-6-кратне збільшення активності порівняно з лінійним пептидом. У тестах активності in vitro 2HT-AA ефективно інгібував IL-23-індуковану секрецію IL-17F у клітинах Th17 людини залежно від концентрації та блокував продукування IL-22 у PBMC людини та спленоцитах щурів. Одночасно цей циклічний пептид також знижував рівень мРНК IL-17F у спленоцитах щурів. На жаль, незважаючи на багатообіцяючу фармакологічну активність 2HT-AA, жодних подальших звітів про оптимізацію цієї циклічної пептидної структури та її похідних MDL не було знайдено.