1. Introducción a los polipéptidos
Los péptidos se encuentran ampliamente en la naturaleza y en los organismos vivos. Son un tipo de sustancia natural compuesta por dos o más aminoácidos conectados por enlaces peptídicos. También son productos de la hidrólisis incompleta de proteínas. Hasta ahora se ha descubierto una amplia variedad de polipéptidos en organismos vivos, que desempeñan un papel importante en la participación y regulación de las actividades vitales del cuerpo. Según el número de aminoácidos, se puede dividir en oligopéptidos (2-10 aminoácidos) y polipéptidos (10-100 aminoácidos).
2. Métodos de síntesis de polipéptidos.
Desde la síntesis exitosa del primer péptido, la oxitocina, los científicos han desarrollado una variedad de métodos de síntesis de péptidos después de décadas de incansables esfuerzos. Estos métodos de síntesis se dividen principalmente en métodos de síntesis biológica y métodos de síntesis química.
Los métodos de biosíntesis incluyen métodos de extracción, métodos de hidrólisis enzimática, métodos de recombinación de genes, métodos de fermentación, etc.
Los métodos de extracción natural son un método para extraer sustancias polipeptídicas de animales y plantas. Sin embargo, el contenido de sustancias polipeptídicas en los organismos es raro. Los polipéptidos obtenidos mediante este método tienen una pureza baja y los gérmenes se introducen fácilmente durante el proceso de extracción. Por tanto, el método de extracción ha sido sustituido paulatinamente por otros métodos.
La hidrólisis enzimática utiliza enzimas biológicas para degradar proteínas en péptidos. Este método tiene las ventajas de unas condiciones de reacción suaves, pero la mayoría de los polipéptidos obtenidos mediante hidrólisis enzimática son mezclas, lo que dificulta la posterior separación y purificación. En comparación, la hidrólisis enzimática es más común en la industria alimentaria, cosmética y otras industrias.
El método de recombinación de genes utiliza tecnología genética para transferir polipéptidos de determinadas secuencias al ADN recombinante en células procariotas o eucariotas y expresarlos. Este método tiene las ventajas de una fuerte expresión direccional, sin necesidad de la participación de portadores de polipéptidos y grupos protectores, y un bajo costo de producción. Es el método biosintético más utilizado en la actualidad, pero el método de recombinación genética presenta problemas como un ciclo de desarrollo largo y una purificación difícil.
La fermentación es un método que produce péptidos activos a través del metabolismo de microorganismos. Este método tiene un costo relativamente bajo. Sin embargo, dado que este método se basa en el metabolismo microbiano, sólo se puede utilizar para producir péptidos activos que se sabe que son beneficiosos y su alcance de aplicación es limitado. No es un método de producción de péptidos convencional.
Los métodos de síntesis química incluyen la síntesis en fase líquida y la síntesis en fase sólida. En la actualidad, la síntesis química sigue siendo el método más importante para sintetizar péptidos. En la síntesis de péptidos, la formación de enlaces peptídicos (es decir, enlaces amida) es un paso clave. Los reactivos de síntesis de péptidos son reactivos especiales para la construcción de enlaces amida, que desempeñan un papel importante en la mejora de la eficiencia de la síntesis de enlaces amida, la pureza del producto y el rendimiento.
En síntesis, el rendimiento de los reactivos determina la eficacia de la estrategia de síntesis. Los reactivos de síntesis de péptidos se pueden dividir en agentes de condensación, agentes protectores e inhibidores de la racemización quiral según sus propiedades. Los agentes de condensación se utilizan principalmente para promover la formación de enlaces amida entre ácidos carboxílicos y aminas, lo que puede reducir eficazmente las barreras de la reacción de condensación y mejorar la eficiencia de la reacción. Estos reactivos se utilizan ampliamente en I+D y producción de fármacos peptídicos y fármacos químicos de molécula pequeña, incluidos específicamente el tipo carbodiimida y el tipo sal de onio. Estos últimos se pueden dividir en tipo catiónico urea y tipo catiónico fósforo; el agente protector es un reactivo que protege los grupos activos para inactivarlos temporalmente y puede evitar eficazmente reacciones no objetivo, que son muy comunes en la síntesis orgánica y farmacéutica. En la síntesis de polipéptidos, se utiliza a menudo para proteger los grupos amino. Los agentes protectores de la serie Fmoc y los agentes protectores de la serie Boc se utilizan comúnmente; Los inhibidores de la racemización quiral son reactivos que pueden inhibir eficazmente la racemización del producto y mejorar la pureza óptica de los productos durante la síntesis. Se utilizan comúnmente. Los inhibidores de racemización incluyen HOBt, HOPO, etc.
La aplicación de reactivos de condensación ha promovido en gran medida el proceso de síntesis de péptidos. El proceso básico de síntesis química incluye: proteger grupos activos que no participan en la reacción: activar grupos carboxilo para preparar intermediarios activos para formar enlaces peptídicos; y desproteger grupos protectores.
La síntesis en fase líquida es un método para formar enlaces peptídicos mediante reacciones químicas en solución. Este método utiliza principalmente dos estrategias: el método de síntesis por pasos, que consiste en conectar gradualmente los aminoácidos en secuencia a través de enlaces peptídicos; y el método de síntesis de fragmentos, que consiste en conectar dos o más fragmentos de polipéptido sintetizados en el polipéptido objetivo. En comparación con el método de síntesis en fase sólida, el método de síntesis en fase líquida es más adecuado para la síntesis de péptidos cortos. Utiliza pequeñas cantidades de reactivos, disolventes, etc., y tiene menores costes. Al mismo tiempo, existen muchas opciones para proteger grupos, lo que resulta beneficioso para la purificación posterior y la producción a gran escala.
Después de que se propuso por primera vez la síntesis en fase sólida en 1963, se ha convertido en un método de síntesis de péptidos convencional. Este método utiliza una resina insoluble como portador, fija el terminal C del primer aminoácido en la resina, conecta el terminal N predesprotegido al segundo aminoácido activado a través de una reacción de condensación y luego se somete a una serie de condensaciones. y lavado. , desprotección, lavado, condensación y otros pasos hasta que se complete la síntesis del polipéptido diana. Como uno de los núcleos de la síntesis en fase sólida, la selección de grupos protectores juega un papel clave. Actualmente, los métodos principales de síntesis en fase sólida incluyen la síntesis en fase sólida de Boc y la síntesis en fase sólida de Fmoc: en la síntesis en fase sólida de Boc, el grupo α-amino El grupo Boc se utiliza para protección. El ácido trifluoroacético, ácido fuerte, se utiliza para la desprotección, mientras que el dañino ácido fluorhídrico se necesita para cortar la cadena peptídica. Por un lado, el ácido trifluoroacético es demasiado ácido y puede provocar la rotura de la cadena peptídica durante el proceso de síntesis. Por otro lado, el ácido fluorhídrico es muy peligroso y sus daños al organismo son evidentes.
Por el contrario, el grupo protector Fmoc en el método de síntesis en fase sólida de Fmoc es relativamente estable a la acidez y puede eliminarse en condiciones alcalinas sin el uso de reactivos peligrosos como el ácido fluorhídrico. Además, el proceso de reacción se puede controlar a través del grupo protector FMOC, lo que lo hace más preciso. El proceso de producción controlada es actualmente el método de síntesis de péptidos en fase sólida más popular.
En comparación con la síntesis en fase líquida, la síntesis en fase sólida tiene ventajas obvias en la síntesis de péptidos largos. Es fácil de operar, no es necesario purificar los intermedios y puede lograr una síntesis de péptidos automatizada y de alto rendimiento. Actualmente es el método principal de síntesis de péptidos.
3. Fármacos polipeptídicos y otras aplicaciones de los péptidos.
Las ventajas únicas de los péptidos han brindado apoyo para que los fármacos peptídicos se afiancen en el campo biomédico. Desde que la insulina se utilizó por primera vez para el tratamiento clínico en 1922, los científicos han desarrollado con éxito varios fármacos peptídicos. En el siglo XXI, con la aplicación clínica de la terapia con péptidos, con la aplicación exitosa de los fármacos peptídicos, la gente está prestando cada vez más atención a los fármacos peptídicos, lo que ha inyectado nueva vitalidad a la investigación de dichos fármacos. En la última década, el excelente desempeño de los fármacos peptídicos en aplicaciones clínicas ha ido estableciendo gradualmente su posición en el campo médico. En la actualidad, cientos de fármacos peptídicos han sido aprobados para su comercialización y se utilizan para el tratamiento y diagnóstico de diferentes enfermedades, abarcando tumores, enfermedades cardiovasculares, diabetes, disfunciones metabólicas y enfermedades endocrinas, enfermedades de la piel y huesos, reactivos de diagnóstico, autoinmunidad, etc. Los campos, las manifestaciones específicas incluyen: en el tratamiento de tumores, los fármacos peptídicos se utilizan principalmente en el tratamiento del cáncer de próstata y de mama, como leuprorelina, goserelina, degarelix, etc.; en el campo de las enfermedades cardiovasculares se utilizan principalmente como inhibidores de la ECA, anticoagulantes, etc., como moexipril, eptifibatida, etc.; los fármacos polipeptídicos en el campo de la diabetes son principalmente agonistas del receptor GLP-1, que se utilizan para tratar la diabetes tipo 2 y tienen buenos efectos en el control del peso, como semaglutida, liraglutida, tilpotida, etc.; En los polipéptidos también se utilizan voxireprevir, dalbavancina, utilizada para fármacos antiinfecciosos, así como lutecio octreotida, Pluvicto, etc., para reactivos de diagnóstico y fármacos terapéuticos radiactivos. Ocupa un lugar en la amplia gama de aplicaciones de medicamentos.
Los fármacos peptídicos nacionales son principalmente productos antitumorales e inmunomoduladores, entre los cuales la inmunoterapia se utiliza principalmente como fármaco auxiliar en China, como la timopentina, etc. Las
sustancias peptídicas no sólo se pueden utilizar directamente como fármacos, sino que también pueden asumir el papel de portadores de fármacos. y participar en la administración de medicamentos, especialmente en los campos del tratamiento del cáncer, administración de genes, antibacterianos, antiinfecciosos y antioxidantes. Por ejemplo, un sistema de administración de fármacos dirigido se forma combinando un péptido dirigido (péptido dirigido) con un conjugado fármaco-polipéptido (PDC). Los fármacos conjugados con polipéptidos se componen de péptidos dirigidos, conectores y fármacos de carga útil. Pueden reconocer específicamente el objetivo y administrar el fármaco a las células objetivo, aumentando así la concentración del fármaco en el área objetivo y reduciendo la toxicidad para las células normales, logrando el objetivo del tratamiento. Objetivo. El melflufeno y el lutecio oxioctreótido, lanzados en los últimos años, son ejemplos de esta tecnología.
Como punto de partida natural para la investigación y el desarrollo de fármacos, los péptidos tienen un enorme potencial terapéutico y amplias perspectivas de mercado. Aunque el desarrollo de fármacos peptídicos enfrenta desafíos como la administración oral y su utilización, con la innovación continua de los procesos sintéticos y la biotecnología, el costo de producción de sustancias peptídicas se reducirá aún más en el futuro, y se espera que se produzcan más fármacos peptídicos nuevos. ser liberado. En general, los fármacos peptídicos muestran un gran potencial de desarrollo con sus ventajas únicas. Se cree que los fármacos peptídicos desempeñarán en breve un papel más importante en la medicina clínica.
Referencias:
[1] Lau, JL; Dunn, MK Péptidos terapéuticos: perspectivas históricas, tendencias de desarrollo actuales y direcciones futuras [J]. Bioorg. Medicina. Química. 2018, 26, 2700-2707.
[2] Zheng Long, Tian Jiaxin, Hong Wenjing, et al. Avances de la investigación sobre la tecnología de preparación de fármacos peptídicos [J]. Acta Ingeniería Química. 2021, 72, 3538-3550.
[3] Lin Long, Jiang Suyun, Tang Xinqiang. Avances de la investigación sobre métodos de síntesis in vitro de fármacos peptídicos [J]. Revista de la Universidad de Medicina de Dalian. 2014, 36, 177-181.
[4] Craik, DJ; Fairlie, DP; Precio, D.; et al. El futuro de los fármacos basados en péptidos [J]. Química. Biol. Desdrogas. 2013, 81, 136-147.
[5] Sharma, A.; Kumar, A.; Albericio, F.; et al. Síntesis de péptidos en fase líquida (LPPS): una tercera ola para la preparación de péptidos [J]. Química. Rev. 2022, 122, 13516–13546.
[6] Merrifield, RB Síntesis de péptidos en fase sólida. I. La síntesis de un tetrapéptido [J]. Mermelada. Química. Soc. 1963, 85, 2149–2154.
[7] Wang, J.; Chen, L.; Li, WJ; et al. Avances en la biosíntesis de fármacos peptídicos: tecnología e industrialización [J]. Biotecnología. J. 2024, 19.
[8] Sharma, K.; Sharma, KK; Jain, R.; et al. Descubrimiento de fármacos basados en péptidos: estado actual y avances recientes [J]. Descubrimiento de drogas. Hoy. 2023, 28.
[9] Stepanova, M.; Nikiforov, A.; Tennikova, T.; Korzhikova-Vlakh, E. Sistemas basados en polipéptidos: de la síntesis a la aplicación en la administración de fármacos [J]. Farmacia. 2023, 15, 2641.
[10] Li Yijing, Gong Xuefeng, Cao Hui, Wang Lei, etc. Sistemas basados en polipéptidos Progreso de la investigación sobre sistemas de administración de fármacos[J]. Revista de polímeros. 2022, 53, 445-456.
