ทลายกำแพงช่องปาก (3)

การค้นพบ การเพิ่มประสิทธิภาพ และการดัดแปลงในภายหลังของ PN-235 (icotrokinra, JN-2113)

ข้อดีของไซคลิกเปปไทด์ชนิดรับประทานมีรายละเอียดอยู่ในบทความก่อนหน้านี้ โดยที่ PN-235 ได้รับความสนใจอย่างมาก เนื่องจากเป็นหนึ่งในยาไซคลิกเปปไทด์เพียงไม่กี่ชนิดที่มีอยู่ในปัจจุบันสำหรับการบริหารช่องปาก เมื่อวันที่ 21 กรกฎาคม 2025 ตัวเอกและ Janssen ได้ประกาศว่าพวกเขาได้ยื่นคำขอยาใหม่ (NDA) ต่อ FDA สำหรับยา Icotrokinra สำหรับการรักษาโรคสะเก็ดเงินจากคราบจุลินทรีย์ระดับปานกลางถึงรุนแรงในผู้ใหญ่และเด็กอายุ 12 ปีขึ้นไป หากได้รับการอนุมัติ Icotrokinra จะกลายเป็นยาชนิดรับประทานตัวแรกของโลกที่มีเป้าหมายไปที่ IL-23R สำหรับการรักษาโรคสะเก็ดเงิน บทความนี้มุ่งเน้นไปที่กระบวนการค้นพบและกลยุทธ์การปรับให้เหมาะสมอย่างเป็นระบบของโมเลกุลนี้ โดยใช้วันที่ตีพิมพ์สิทธิบัตรเป็นลำดับเวลา และยังสรุปแนวทางที่เป็นไปได้สำหรับการปรับให้เหมาะสมต่อไปอีกด้วย

ในช่วงต้นปี 2007 Valorisation Hsj, Societe En Commandite ได้ยื่นคำขอรับสิทธิบัตรสำหรับตัวต้านเปปไทด์ IL-23R (WO2009007849) นี่เป็นหนึ่งในสิทธิบัตรแรกสุดที่เกี่ยวข้องกับตัวต้านเปปไทด์ IL-23R ในข้อมูลที่เปิดเผยต่อสาธารณะ สิทธิบัตรนี้อธิบายชุดของเปปไทด์ที่มีเป้าหมายไปที่ IL-23R รวมถึงตัวเอก APG-2301 และตัวต้าน APG-2303, APG-2305, APG-2307 และ APG-2309 (ลำดับแสดงในรูปด้านล่าง) ทีมงานใช้ลำดับกรดอะมิโนของ IL-23R เป็นพื้นฐาน รวมกับเทคนิคการสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ เพื่อสร้างเปปไทด์เชิงเส้นที่สอดคล้องกับบริเวณบานพับ (เลียนแบบ IL-23 และทำหน้าที่เป็นตัวต่อต้าน IL-23R) ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ APG-2305 และ APG-2309 ยับยั้งฟอสโฟรีเลชั่นของ STAT3 ในเซลล์ม้ามของเมาส์ ในหลอดทดลอง ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยมีค่า IC50 อยู่ที่ 1 นาโนโมลาร์ และ 2 นาโนโมลาร์ ตามลำดับ นอกจากนี้ ในแบบจำลอง IBD ของหนู การรักษาด้วย APG-2309 ช่วยบรรเทาอาการบวมน้ำและรอยแดงที่เกิดจากการอักเสบได้อย่างมีนัยสำคัญ และลดการแทรกซึมของเม็ดเลือดขาวในเยื่อเมือกและความแออัดของหลอดเลือดอย่างมีนัยสำคัญ แสดงให้เห็นถึงศักยภาพในการต้านการอักเสบและการรักษาที่ดี

ในปี 2013 Medical Diagnostic Laboratories (MDL) ได้เผยแพร่สิทธิบัตร (US20130029907) ซึ่งบรรยายถึงการค้นพบเปปไทด์ที่ยึดจับ IL-23R- โดยใช้เทคโนโลยีฟาจดิสเพลย์ ซึ่งประสบความสำเร็จในการระบุลำดับเปปไทด์หลายลำดับที่จับกับ IL-23R โดยเฉพาะ การวิจัยนี้สร้างคลังแสดงผลฟาจ M13 ซึ่งประกอบด้วยลำดับเมอร์เพปไทด์ 12- ลำดับแบบสุ่ม และดำเนินการคัดกรองหลายรอบโดยใช้ IL-23R ชนิดรีคอมบิแนนท์ที่ละลายได้ความยาวเต็มที่และแวเรียนต์การต่อของมันเป็นเป้าหมาย ในท้ายที่สุด มีการระบุเปปไทด์ 27 ตัวที่มีฤทธิ์ในการจับ โดยเฉพาะอย่างยิ่งลำดับเปปไทด์เหล่านี้มีความคล้ายคลึงกันต่ำกับโครงสร้างผลึก IL-23 ที่รายงานโดย Beyer และคณะ (รหัสพีดีบี: 3D85) จากการจัดลำดับ นักวิจัยพบว่า 66.7% ของเปปไทด์มีลำดับการจดจำที่สงวนไว้: -WX1X2X3W- ซึ่งได้รับการตั้งสมมติฐานว่าเป็นแม่ลายในการทำงานที่สำคัญสำหรับการจับกับ IL-23R และปิดกั้นการถ่ายโอนสัญญาณดาวน์สตรีม (ลำดับตัวแทนแสดงอยู่ในภาพด้านล่าง) ต่อมา นักวิจัยได้ประเมินฤทธิ์การยับยั้งของเปปไทด์บนการจับ IL-23 กับ IL-23R โดยใช้การทดลอง ELISA ที่แข่งขันกัน โดยระบุว่าเปปไทด์ 23 (เปปไทด์ 12-เมอร์) เป็นเปปไทด์ที่มีฤทธิ์มากที่สุด ซึ่งยับยั้งการจับของ IL-23 กับ IL-23R (IC50=0.85 µM) อย่างมีนัยสำคัญ

จากข้อมูลนี้ ทีมงานได้ปรับโครงสร้างของเปปไทด์ 23 ให้เหมาะสม รวมถึงการขยายหรือลดจุดสิ้นสุดของ C/N การแทนที่กรดอะมิโนภายในด้วยกรดอะมิโนที่เป็นกรด/เป็นกลาง/เบส และการปรับเปลี่ยนไซคลิกไลเซชัน ผลการทดสอบ ELISA ที่แข่งขันได้แสดงให้เห็นว่าการขยายกรดอะมิโนที่ปลายทั้งสองของเปปไทด์ 23 มีผลเพียงเล็กน้อยต่อฤทธิ์ยับยั้งของมัน แต่การทำให้สั้นลงทำให้ฤทธิ์ยับยั้งลดลง การปรับเปลี่ยนคุณสมบัติประจุของเรซิดิว "X" ในแกนกลาง -WX1X2X3W- (เช่น การแทนที่เรซิดิวที่มีประจุลบด้วยเรซิดิวที่มีประจุลบ ขั้วไม่มีประจุ หรือมีประจุบวก) ไม่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อฤทธิ์ยับยั้งของมัน ซึ่งบ่งชี้ว่าคุณลักษณะประจุของเรซิดิวในบริเวณนี้ไม่ใช่ปัจจัยกำหนดหลักของการออกฤทธิ์ในการจับ การแทนที่หนึ่งในเรซิดิวของทริปโตเฟน (W) ในโครงสร้างแกนกลางด้วยฟีนิลอะลานีน (F) หรือไทโรซีน (Y) ยังคงความสามารถในการยับยั้งของมันไว้ ในขณะที่แทนที่ด้วยอะลานีน (A) จะลดการออกฤทธิ์ ซึ่งสอดคล้องกับคุณลักษณะลำดับที่ได้รับจากการคัดกรองฟาจดิสเพลย์ครั้งก่อน

นอกจากนี้ การทำให้เปปไทด์ 23.15 สั้นลงในขณะที่ยังคงโครงสร้างแกนกลาง -WQDYW- ไว้ แม้ว่ามาตรฐานหลักจะยังคงอยู่ แต่ก็ทำให้ฤทธิ์ยับยั้งของมันอ่อนแอลงอย่างมีนัยสำคัญ นอกจากนี้ การแนะนำซิสเทอีน (Cys) ที่ปลายทั้งสองข้างเพื่อสร้างเปปไทด์แบบไซคลิกส่งผลให้มีฤทธิ์ที่เทียบเคียงได้กับเปปไทด์เชิงเส้น อย่างไรก็ตาม การลดขนาดของไซคลิกเปปไทด์ลงเหลือ 7 หรือ 9 เปปไทด์ในขณะที่ยังคงรักษาโครงสร้างแกนกลางไว้ ทำให้ความสามารถในการยับยั้ง IL-23R อ่อนแอลงอย่างมาก

ในสิทธิบัตรสองฉบับถัดมาซึ่งตีพิมพ์โดย MDL (US20130172272 และ US20160039878) นักวิจัยใช้โครงสร้างหลัก -WX1X2X3W- เป็นโครงค้ำยัน และสร้างและคัดกรองคลังเปปไทด์เป้าหมายโดยใช้เทคโนโลยีการแสดงผลไรโบโซม (ลำดับคลังเปปไทด์: XXXWXXYWXXXX) หลังจากการคัดกรองแปดรอบ เปปไทด์ถูกแบ่งย่อยเพิ่มเติมตามโครงสร้าง -WX1X2YW-: กลุ่ม A มี -WVDYW-, กลุ่ม B มี -WQDYW- และกลุ่ม C มีเปปไทด์ที่มีลำดับแกนกลางอื่นๆ การทดสอบฤทธิ์ของ ELISA แสดงให้เห็นว่าเปปไทด์หมายเลข. 2/7 ในกลุ่ม A มีฤทธิ์ที่เหนือกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับเปปไทด์หมายเลข. 23.19 ที่เปิดเผยในสิทธิบัตรก่อนหน้า ในการทดสอบ ELISA แบบแข่งขัน เปปไทด์หมายเลข . 7 มี IC50 เป็น 58.0 นาโนโมลาร์ และเปปไทด์หมายเลข . 2 มี IC50 เป็น 34.6 นาโนโมลาร์

ต่อมา โดยใช้เปปไทด์ NO.2 และเปปไทด์ NO.7 เป็นจุดเริ่มต้น มีการออกแบบและสังเคราะห์เปปไทด์ไซคลิกสามชนิด: 2HT-AA, 7-CC และ 7HT-AA ในบรรดาสิ่งเหล่านี้ โมเลกุล 2HT-AA ซึ่งอิงตามการหมุนเวียนของส่วนหัว-ถึง-หางของอะลานีนที่ตกค้างที่ปลายทั้งสองของเปปไทด์ NO.2 แสดงการออกฤทธิ์ที่ดีที่สุด (โครงสร้างดังแสดงในรูปด้านล่าง) โดยมี ELISA IC50 ที่แข่งขันได้ที่ 8.1 นาโนโมลาร์ และกิจกรรมของนักข่าวที่ 341.8 นาโนโมลาร์ (วิธีทดสอบ: IL-23 ถูกกระตุ้น เส้นเซลล์ DB ทรานส์เฟกด้วยยีนนักข่าว STAT3 และกิจกรรมการยับยั้งถูกหาปริมาณโดยการตรวจหาการแสดงออกของยีนนักข่าว) สิ่งนี้แสดงถึงกิจกรรมที่เพิ่มขึ้น 4-6 เท่าเมื่อเปรียบเทียบกับเปปไทด์เชิงเส้น การทดสอบฤทธิ์ในหลอดทดลอง 2HT-AA ยับยั้งการหลั่ง IL-17F ที่เกิดจาก IL-23 ในเซลล์ Th17 ของมนุษย์ได้อย่างมีประสิทธิภาพในลักษณะที่ขึ้นกับความเข้มข้น และขัดขวางการผลิต IL-22 ใน PBMC ของมนุษย์และเซลล์ม้ามของหนู ในขณะเดียวกัน ไซคลิกเปปไทด์นี้ยังลดระดับ mRNA ของ IL-17F ในเซลล์ม้ามของหนูอีกด้วย น่าเสียดายที่ แม้จะมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาที่คาดหวังของ 2HT-AA แต่ก็ไม่พบรายงานการปรับให้เหมาะสมในภายหลังของโครงสร้างเปปไทด์แบบไซคลิกและอนุพันธ์ของ MDL