PEGylace

Srovnání urikázy a PEG-urikázy; PEG-urikáza má na molekule navázaných 40 molekul 10kDa PEG. PEGylace zlepšuje rozpustnost při fysiologickém pH, prodlužuje poločas séra a omezuje imunogenitu, aniž by došlo ke snížení aktivity. Na obrázcích nahoře je celý tetramer, dole jeden z PEGylovaných lysinů.[5]

PEGylace spočívá v připojování řetězců PEG na molekuly, obvykle peptidy, bílkoviny a protilátky, za účelem vylepšení vlastností léčiv.[6] Při tom může například dojít ke změně chemické struktury, elektrostatického působení mezi molekulami či hydrofobnosti látky. Tímto dochází ke změně schopnosti látky navázat se na buněčné receptory a tím ovlivnění absorpce a distribuce. Rovněž lze pomocí PEGylace upravit rozpustnost léčiva a prodloužit intervaly mezi jeho dávkováním, čímž se často sníží toxicita, aniž by došlo k oslabení účinku, také zvýšit stabilitu a odolnost vůči proteázám.[7]

Prvník krokem PEGylace bývá funkcionalizace PEG na jednom z konců molekuly. Pokud k ní dojde na obou koncích, tak může být vzniklý produkt „homobifunkční“ (pokud se navážou dvě stejné skupiny) nebo „heterobifunkční“ (při navázání dvou různých skupin). Chemicky aktivní a nebo aktivované deriváty se připravují navázáním PEG na požadovanou molekulu.[9]

Výběr použité funkční skupiny se provádí podle druhu reaktivní skupiny na molekule, na kterou se má PEG navázat; u bílkovin to bývají reaktivní aminokyseliny jako například lysin, cystein, histidin, arginin, kyselina asparagová, kyselina glutamová, serin, threonin a tyrosin. Při konjugaci s aldehydovými polymery lze využít též aminovou skupinu na N-konci nebo karboxylovou skupinu na C-konci.[10]

Deriváty první generace se připravují reakcí PEG se skupinou, která má reaktivní hydroxyly, například anhydridem, acylchloridem nebo chlormravenčanem. U druhé generace se využívají reakce s vhodnějšími skupinami, jako jsou aldehydy, estery a amidy.

Objevuje se vysoká poptávka po heterobifunkčních derivátech polyethylenglykolu; lze je totiž použít ke spojení dvou molekul tam, kde je potřeba hydrofilní, flexibilní a biokompatibilní molekuly. Nejčastěji používanými funkčními skupinami u heterobifunkčních derivátů jsou maleimid, vinylsulfony, pyridyldisulfid, aminy, karboxylové kyseliny a estery N-hydroxysukcinimidu.

PEGylační činidla třetí generace se používají, pokud je polymer rozvětvený do tvaru připomínajícího hřeben nebo Y, kde snižují viskozitu a zlepšují akumulaci v orgánech.[11]

Nepředvídatelná rychlost odstraňování derivátů PEG z krevní plazmy může vést k hromadění sloučenin s vysokou molekulovou hmotností v játrech, u něhož však není známo, že by bylo toxikologicky významné.[12] Změna délky řetězce může in vivo vést k nepředvídatelným změnám v odbourávání polymeru.[13] Stabilitu PEGylovaných produktů mohou také ovlivňovat reakční podmínky, jako jsou pH, teplota, doba provádění reakce a poměr látkového množství peptidu a derivátu PEG.[14] K překonání těchto omezení bylo vyvinuto několik postupů, například změna molekulové hmotnosti nebo polohy a druhu vazby PEG na peptid.[15]