At bryde den orale barriere（3）

Opdagelsen, optimeringen og den efterfølgende modifikation af PN-235 (icotrokinra, JN-2113)

Fordelene ved oralt administrerede cykliske peptider er blevet beskrevet detaljeret i tidligere artikler, hvor PN-235 har fået betydelig opmærksomhed som et af de meget få cykliske peptidlægemidler, der i øjeblikket er tilgængelige til oral administration. Den 21. juli 2025 annoncerede Protagonist og Janssen, at de havde indsendt en ny lægemiddelansøgning (NDA) til FDA for Icotrokinra til behandling af moderat til svær plakpsoriasis hos voksne og børn på 12 år og derover. Hvis godkendt, forventes Icotrokinra at blive verdens første orale lægemiddel rettet mod IL-23R til behandling af psoriasis. Denne artikel fokuserer på opdagelsesprocessen og systematiske optimeringsstrategier for dette molekyle ved at bruge patentudgivelsesdatoer som en tidslinje og opsummerer også potentielle retninger for yderligere optimering.

Allerede i 2007 indgav Valorisation Hsj, Societe En Commandite en patentansøgning for IL-23R-peptidantagonister (WO2009007849). Dette er et af de tidligste patenter, der involverer IL-23R-peptidantagonister i den offentligt tilgængelige information. Dette patent beskriver en række peptider rettet mod IL-23R, herunder agonisten APG-2301 og antagonisterne APG-2303, APG-2305, APG-2307 og APG-2309 (sekvenser vist i figuren nedenfor). Holdet brugte aminosyresekvensen af ​​IL-23R som basis, kombineret med computermodelleringsteknikker, til at generere lineære peptider svarende til dens hængselregion (efterligner IL-23 og fungerer som IL-23R-antagonister). Blandt disse inhiberede APG-2305 og APG-2309 effektivt STAT3-phosphorylering i musesplenocytter in vitro med IC50-værdier på henholdsvis 1 nM og 2 nM. Ydermere, i en rotte-IBD-model, lindrede behandling med APG-2309 signifikant inflammationsinduceret ødem og rødme og reducerede signifikant slimhindeleukocytinfiltration og vaskulær overbelastning, hvilket viste et godt anti-inflammatorisk og terapeutisk potentiale.

I 2013 offentliggjorde Medical Diagnostic Laboratories (MDL) et patent (US20130029907), der beskriver opdagelsen af ​​IL-23R-bindingspeptider ved hjælp af fagdisplayteknologi, der med succes identificerer adskillige peptidsekvenser, der specifikt binder til IL-23R. Denne forskning konstruerede et M13-fag-displaybibliotek indeholdende tilfældige 12-mer-peptidsekvenser og udførte flere screeningsrunder under anvendelse af opløseligt rekombinant IL-23R i fuld længde og dets splejsningsvarianter som mål. I sidste ende blev 27 peptider med bindingsaktivitet identificeret. Navnlig viste disse peptidsekvenser lav lighed med IL-23-krystalstrukturen rapporteret af Beyer et al. (PDB ID: 3D85). Gennem sekvensjustering fandt forskerne ud af, at 66,7 % af peptiderne indeholdt en konserveret genkendelsessekvens: -WX1X2X3W-, som blev antaget at være et nøglefunktionelt motiv for binding til IL-23R og blokering af dets nedstrøms signaltransduktion (en repræsentativ sekvens er vist i figuren nedenfor). Efterfølgende evaluerede forskerne den hæmmende aktivitet af peptiderne på IL-23-binding til IL-23R ved hjælp af konkurrerende ELISA-eksperimenter, der identificerede Peptid 23 (et 12-mer peptid) som det mest aktive peptid, hvilket signifikant hæmmede bindingen af ​​IL-23 til IL-232R (IC{µM}).

Baseret på dette optimerede holdet strukturen af ​​Peptid 23, herunder forlængelse eller forkortelse af C/N-termini, udskiftning af interne aminosyrer med sure/neutrale/basiske aminosyrer og cykliseringsmodifikationer. Konkurrencedygtige ELISA-resultater viste, at forlængelse af aminosyrer i begge ender af peptid 23 havde ringe effekt på dets inhiberende aktivitet, men afkortning førte til et fald i inhiberende aktivitet. Ændring af ladningsegenskaberne for "X"-resterne i kernemotivet -WX1X2X3W- (f.eks. udskiftning af negativt ladede rester med andre negativt ladede, polære uladede eller positivt ladede rester) påvirkede ikke dets hæmmende aktivitet signifikant, hvilket indikerer, at ladningsegenskaberne for resterne ikke er nøgleaktivitetsdeterminanter i denne region. Udskiftning af en af ​​tryptophan (W) resterne i kernestrukturen med phenylalanin (F) eller tyrosin (Y) bibeholdt sin hæmmende evne, mens udskiftning af den med alanin (A) reducerede aktiviteten, hvilket er i overensstemmelse med sekvenskarakteristika opnået fra tidligere fagdisplayscreening.

Desuden svækkede en afkortning af Peptide 23.15, samtidig med at kerne--WQDYW--strukturen bibeholdtes, dets hæmmende aktivitet betydeligt, selvom kernemotivet blev bevaret. Derudover resulterede introduktion af cystein (Cys) i begge ender for at danne et cyklisk peptid i aktivitet sammenlignelig med det lineære peptid; reduktion af størrelsen af ​​det cykliske peptid til 7 eller 9 peptider og samtidig opretholdelse af kernestrukturen svækkede imidlertid dets evne til at inhibere IL-23R betydeligt.

I to efterfølgende patenter udgivet af MDL (US20130172272 og US20160039878) brugte forskere -WX1X2X3W--kernestrukturen som et stillads og konstruerede og screenede et målrettet peptidbibliotek ved hjælp af ribosom-visningsteknologi (peptidbibliotek: XXXXWXXYW). Efter otte runder med screening blev peptiderne yderligere underinddelt baseret på -WX1X2YW--strukturen: Gruppe A indeholdt -WVDYW-, Gruppe B indeholdt -WQDYW-, og gruppe C indeholdt peptider med andre kernesekvenser. ELISA-aktivitetstest viste, at peptid nr.. 2/7 i gruppe A havde overlegen aktivitet sammenlignet med peptid nr.. 23.19 beskrevet i det tidligere patent. I konkurrerende ELISA-tests havde peptid nr.. 7 en IC50 på 58,0 nM, og peptid nr.. 2 havde en IC50 på 34,6 nM.

Efterfølgende under anvendelse af peptid NO.2 og peptid NO.7 som udgangspunkt blev tre cykliske peptider designet og syntetiseret: 2HT-AA, 7-CC og 7HT-AA. Blandt disse udviste molekylet 2HT-AA, baseret på hoved-til--cyklisering af alaninrester i begge ender af Peptid NO.2, den bedste aktivitet (struktur vist i figuren nedenfor), med en konkurrerende ELISA IC50 på 8,1 nM og en rapportøraktivitetsmetode for nM3M418: IL-23 stimulerede en DB-cellelinje transficeret med et STAT3-reportergen, og inhiberende aktivitet blev kvantificeret ved at detektere reportergenekspression). Dette repræsenterede en 4-6 gange stigning i aktivitet sammenlignet med det lineære peptid. I in vitro aktivitetstests inhiberede 2HT-AA effektivt IL-23-induceret IL-17F-sekretion i humane Th17-celler på en koncentrationsafhængig måde og blokerede IL-22-produktion i humane PBMC'er og rottesplenocytter. Samtidig nedregulerede dette cykliske peptid også IL-17F mRNA-niveauer i rotteslenocytter. På trods af den lovende farmakologiske aktivitet af 2HT-AA er der desværre ikke fundet nogen efterfølgende optimeringsrapporter af denne cykliske peptidstruktur og dens derivater af MDL.