Chimica del farmaco biotech A Computer

LE  FORMULAZIONI  

La  necessità  di  una  formulazione  deriva  dal  fatto  che  le  proteine  hanno  dei  problemi  nella  

somministrazione  in  vivo  ,  infatti  :    

.vengono  attaccate  dai  sistemi  di  difesa  dell’organismo  e  quindi  eliminati  dalle  cellule  B  e  T;  possono  essere  

degradate  dalle  proteasi  (  soprattutto  se  somministrate  per  via  orale);  piccole  proteine  idrosolubili  possono  

essere  filtrate  attraverso  i  reni,  possono  dare  reazioni  allergiche  e  possono  essere  perse  per  la  loro  poca  

solubilità  se  sono  lipofile,  e  per  il  basso  assorbimento.  In  effetti  a  seconda  della  via  di  somministrazione  

abbiamo  visto  che  se  somministrata  sotto  cute  per  esempio,  l’80%  della  proteina  somministrata  come  

farmaco  viene  perso.  Il  che  vuol  dire  che  rispetto  alla  dose  necessaria  per  avere  l’effetto  farmacologico,    

questo  dosaggio  sarà  il  20%  dell’80%  utilizzato.   Le  vie  di  correzione  di  questo  tipo  di  problemi  :  

 aumento  della  stabilità  della  proteina;  mutagenesi  sito-­‐specifica  che  sia  in  grado  di  aumentarne  la  stabilità  

senza  alterarne  la  funzione  ,  il  che  vuol  dire  che  la  mutazione  dovrà  essere  progettata  ad  hoc  in  una  

posizione  della  proteina  che  non  influenzi  la  funzione  (  catalitica  se  fosse  un  enzima).  

Poi  c’è  la  PEGylation  che  è  l’utilizzo  di  polietilenglicole  e  derivati  che  vengono  attaccati  in  posizioni  

particolari  ,  soprattutto  alle  lisine  delle  proteine  ,  in  modo  da  formare  filamenti  che  circondano  la  proteina,  

tenendone  lontane  le  proteasi  e  aumentandone  la  solubilità.      

Questa  è  la  pegylation,  che  utilizza  polietilenglicole  che  è  un  polimero  biocompatibile.  Anche  la  PEGylation  

deve  essere  fatta  in  modo  strategico  :  i  gruppi  peg  devono  essere  legati  in  posizioni  opportune  in  modo  da  

non  influenzare  la  funzionalità  della  proteina  .  quindi  capite  che  per  fare  questo  tipo  di  studi  è    necessaria  

una  ingegnerizzazione  e  un  disegno  sperimentale  adeguato.  

LA  Proteinilazione,  è  l’attaccamento  di  un’ulteriore  proteina  alla  prot  di  interesse  :  questa  puo  avere  

funzioni  come  :  proteggere  l’enzima  dall’attacco  delle  proteasi;  aumentarne  la  solubilità.  Facilitarne  la  

produzione  a  livello  del  sistema  ricombinante  ecc      

L’alternativa  è  utilizzare  delle   sfere  di  dimensione  micro  e  nanometriche  .sfere  minuscole  che  conterranno  

le  proteine  (  oppure  anche  altri  farmaci  ).  

Oppure  la  formulazione  con  sostanze  permeabilizzanti  :  sappiamo  che  una  somministrazione  orale  di  una  

proteina  che  anche  sia  stabile  puo  incontrare  il  problema  dell’assorbimento  attraverso  le  membrane,  

perche  la  proteina  è  grande  la  possibilità  di  entrata  dev’essere  facilitata.  La  modificazione  sito  specifica  è  

fatta  in  una  posiz  particolare  :  tutta  la  prot  rimane  inalterata  e  anche  la  sua  funzionalità  viene  conservata.    

Per  fare  questo  tipo  di  approccio  bisogna  conoscere  la  struttura  legata  alla  sequenza  della  proteina  e  la  

struttura  3D  e  le  sue  proprietà  :  funzionali  e  strutturali.  Le  proprietà  funzionali  bisogna  conoscerle  in  

relazione  alla  topologia  cioè  dove  sono  collocati  i  residui  fondamentali  per  l’attività  della  proteina.  Le  

proprietà  strutturali  invece  sono  importanti  per  sapere  quali  sono  le  parti  della  proteina  che  sono  

fondamentali  affinchè  venga  mantenuta  la  struttura  tridimensionale.  Voi  sapete  che  ci  sono  zone  di  una  

proteina  ,  esempio  le  proline  che  sono  elementi  strutturali  di  rigidità  che  possono  aiutare  nella  formazione  

dei  beta  sheet,  quindi  gli  elementi  di  rigidità  della  struttura  secondaria  di  una  proteina.  Se  noi  sostituiamo  

la  prolina  in  un  punto  fondamentale  e  mettiamo  un  aa  flessibile  come  una  valina  noi  distruggiamo  la  

struttura  secondaria  :    

 non  avremo  piu  la  curva  fatta  cosi,  il  ripiegamento  prima  costretto  dalla  prolina  ora  è  libero  di  muoversi.  

Modifica  di  un  residuo  aa  in  una  posizione  specifica  causa  l’unfolding  della  proteina  ,  quindi  non  ha  senso  

fare  una  cosa  cosi  (  magari  dopo  avremmo  una  proteina  piu  solubile  ma  cmq    non  ha  senso  farlo).  

Sostituendo  una  met  ad  una  leu  si  riduce  la  facilità  di  ox  della  proteina;  l’inserimento  di  cys  in  posizioni  

opportune  fa  si  che  si  possano  formare  ponti  disolfuro,  che  sono  elementi  di  struttura  terziaria  che  

permettono  un  certo  tipo  di  folding  proteico  ,  infatti  quando  si  opera  con  le  proteine  c’è  sempre  da  stare  

attenti  agli  agenti  riducenti  e  anche  ossidanti  .  L’elemento  ossidante    piu  diffuso  è  l’ossigeno:  è  ossidante  

fino  alla  combustione  .  è  l’elemento  piu  ossidante  piu  diffuso,  è  anche  sciolto  nel  sangue,  dentro  alle  cellule  

e  quando  ci  sono  delle  alterazioni  dell’O2  ,  come  i  radicali  liberi  dell’O2  abbiamo  danni  cellulari  rilevanti.  

Una  modulazione  dello  stato  redox  della  cell  causa  dei  danni.  E  per  noi  che  manipoliamo  sulla  cellula  non  

possiamo  fare  tanto  ,  ma  sulla  manipolazione  delle  prot  che  usiamo  come  farmaci  si!  E  allora  si  usano  

agenti  antiox  o  si  individuano  delle  strategie  per  ridurre  la  pox  di  ossidazione  della  prot,  come  l’uso  di  ponti  

disolfuro,  che  è  il  sistema  di  controllo  delle  cys  che  sono  all’interno  delle  prot  per  valutare  che  il  sistema  sia  

nel