Gli oligonucleotidi antisenso (ASOS) rappresentano una promettente modalità terapeutica, ma la loro efficacia e sicurezza sono intrinsecamente legate alla loroAssorbimento, distribuzione, metabolismo ed escrezione (ADME)caratteristiche. Capire questifarmacocinetico (PK)Le proprietà sono cruciali per ottimizzare lo sviluppo di farmaci ASO. L'assorbimento di ASOS è influenzato dalle loro specifiche proprietà fisico -chimiche, come lo stato di ionizzazione, costante di dissociazione acida (PKA) e idrofobicità, nonché dalla via di somministrazione prescelta. La successiva distribuzione dei farmaci è quindi regolata da fattori tra cui la via dell'amministrazione, la concentrazione di farmaco libero, la perfusione del sangue tissutale, l'estensione del legame tissutale, l'ambiente di pH locale e la permeabilità della membrana cellulare.
Impatto della chimica ASO sul legame e sulla distribuzione delle proteine plasmatiche
First and second-generation phosphorothioate (PS)-modified ASOs, due to their negatively charged backbone, exhibit high binding affinity to plasma proteins, particularly albumin (often >85%). Ad esempio, i mipomersen mostra un legame plasmatico delle proteine del 95% nell'uomo e l'85% nei topi. Al contrario, le modifiche di ASOS con le modifiche al morfolino oligomer (PMO) fosforodiamidato sono non cariche e dimostrano un legame di proteina plasmatica significativamente più bassa negli esseri umani (ad esempio, 6-17%per Eteplirsen, in particolare il 6,1%-16. 5%).
Questa differenza nel legame delle proteine plasmatiche ha profonde implicazioni. Poiché il legame delle proteine influenza l'assorbimento cellulare e la filtrazione glomerulare, PS-ASOS mostra generalmente una distribuzione tissutale più sostenuta e un'escrezione urinaria più lenta rispetto ai PMO.
Route dell'amministrazione sistemica: sfide e strategie
- Amministrazione orale:Sia PS-ASOS che PMO hanno generalmente uno scarso assorbimento orale. Il loro grande peso molecolare e natura idrofila provocano una bassa permeabilità alla membrana.
- Iniezione endovenosa (IV) e sottocutanea (SC):Mentre la consegna orale è impegnativa, l'esposizione sistemica può essere ottenuta in modo affidabile tramite iniezione di IV o SC a seguito di adeguate modifiche chimiche. Attualmente, la maggior parte degli ASO viene somministrata per via endovenosa per massimizzare la biodisponibilità. Questo percorso facilita una rapida distribuzione a organi altamente vascolarizzati come il fegato, i reni e la milza. Tuttavia, la distribuzione a tessuti come il cuore, i muscoli e i polmoni è più lenta, potenzialmente richiede un dosaggio più frequente. Ad esempio, la somministrazione settimanale IV di Eteplirsen (30 mg\/kg) negli studi clinici ha mostrato un volume medio apparente di distribuzione (VD) di 601 ml\/kg, indicando una sostanziale distribuzione dei tessuti. A seguito di dosi IV singoli o multiple, CMAX si verifica in genere alla fine dell'infusione e PK spesso dimostra la proporzionalità della dose con il dosaggio ripetuto.
- Somministrazione sottocutanea:La somministrazione di SC spesso si traduce in un'emivita di distribuzione più lunga rispetto a IV, probabilmente a causa dell'assorbimento graduale dal sito di iniezione. Uno studio inPrimati non umani (NHP)Con Eteplirsen (320 mg\/kg) ha mostrato biodisponibilità al 100% a seguito di somministrazione di SC, con CMAX che si è verificato circa 7 ore dopo la dose. Mipomersen ha anche dimostrato l'assorbimento completo dal sito SC nelle scimmie, con biodisponibilità al 100% e CMAX a 3-4 ore. La squadra aPrisys Biotechha una vasta esperienza nella progettazione e nella conduzione di tali studi NHP per la caratterizzazione ASO.
Assorbimento cellulare e meccanismi di traffico intracellulare
A causa della loro permeabilità alla membrana limitata, gli ASOS entrano principalmente tramite fagocitosi o endocitosi mediata dal recettore, piuttosto che diffusione passiva. Questo assorbimento cellulare è un processo in più fasi:
- Adsorbimento:ASOS inizialmente adsorb alle proteine della superficie cellulare.
- Internalizzazione:Vari recettori della superficie cellulare, inclusi recettori del fattore di crescita epidermico (EGFR), recettori accoppiati a proteina G (GPCR) e recettori scavenger, mediano l'endocitosi ASO. I recettori scavenger, in particolare, sono stati ben studiati; stabilizza -1 e la stabilizza -2 mediano l'assorbimento epatico di PS-ASOS, mentre il recettore scavenger A1 media l'assorbimento muscolare di PMOS.
Una volta interiorizzato, ASOS deve sfuggire agli endosomi per interagire con il loro RNA bersaglio nel citoplasma o nel nucleo. Questo traffico intracellulare è regolato da interazioni con numerose proteine citoplasmatiche e nucleari. Per PS-ASOS, studi di Liang et al. ha identificato una suite di proteine intracellulari interagenti. Più recentemente, Rab5C e l'antigene endosomico precoce 1 (EEA1) sono stati implicati nel traffico endosomiale precoce di PS-ASOS, promuovendo la loro fuga endosomiale dopo l'internalizzazione mediata dalla stabiliina. Nel tardo percorso endosomiale, sono coinvolti fosfato di Rab7a e lisosomiale BIS (monoacilglicero). Le basi molecolari del trasporto intracellulare per PMO sono meno ben comprese rispetto agli ASOS PS.
Strategie per ottimizzare la distribuzione dei tessuti ASO
Per migliorare i profili di consegna e distribuzione complessivi specifici del tessuto, vengono esplorate diverse strategie:
- Coniugazione:Coniugare gli ASO al colpire frazioni come acidi grassi o peptidi è un approccio chiave. Ad esempio, (Galnac3) -aso coniugati, che vengono attivamente assorbiti dagli epatociti tramite il recettore asialoglicoproteico, sono entrati nello sviluppo clinico, dimostrando una consegna bersaglio epatico significativamente migliorato e una farmacodinamica avanzata.
- Peptidi che pendano cellulari (CPP):L'accoppiamento di ASOS con CPP è un altro metodo di successo per migliorare la penetrazione cellulare. La carica positiva dei CPP facilita il legame con PMO ASOS non caricato. I CPP promuovono l'ingresso di PMO nelle cellule tramite meccanismi endocitici che coinvolgono interazioni tra il CPP cationico e i proteoglicani della superficie cellulare anionica. Questa strategia è stata effettivamente utilizzata per migliorare l'assorbimento di PMO nel tessuto muscolare.
Amministrazione locale per consegna mirata
Per i siti target inaccessibili o scarsamente raggiunti dall'amministrazione sistemica, la consegna dell'ASO locale diretta è un'opzione praticabile.
- Consegna oculare:L'iniezione intravitreale, utilizzata per Fomivirsen, fornisce il farmaco direttamente all'occhio, richiedendo solo piccole dosi per la distribuzione diretta della retina.
- Consegna del sistema nervoso centrale (SNC): Somministrazione intratecale (IT)Bypassa la barriera emato-encefalica, consentendo il parto ASO al sistema nervoso centrale. Sebbene invasiva, l'iniezione IT si è dimostrata efficace nell'aumentare la biodisponibilità ASO nel cervello e nel midollo spinale minimizzando l'esposizione sistemica rispetto alle rotte IV o SC. Il successo di Nusinersen attraverso la somministrazione IT evidenzia il potenziale di ASOS per i disturbi del SNC e apre viali per le condizioni di targeting come la malattia di Huntington e la sclerosi laterale amiotrofica. Le iniezioni IT singole nelle scimmie cinomolgus adulte hanno mostrato una distribuzione diffusa nel midollo spinale a livelli farmacologicamente attivi. Sette giorni dopo la dose, i livelli totali di Nusinersen nei tessuti del SNC erano dose-dipendenti, con una maggiore distribuzione nel midollo spinale e nella corteccia. Anche alla dose più bassa (1 mg\/kg), i livelli di farmaco nei tessuti bersaglio erano 3-8 volte più alti dell'EC50 (~ 1 µg\/g). Sviluppare e convalidare tali protocolli di consegna del SNC specializzati è una competenza fondamentalePrisys Biotech.
- Consegna intranasale:La somministrazione intranasale viene esplorata come un percorso non invasivo per la consegna del SNC di ASOS. Dopo l'applicazione intranasale, le molecole ASO possono essere trasportate attraverso percorsi come i nervi olfattivi e trigemini. L'uso di CPP può migliorare ulteriormente la consegna del SNC, una strategia che ha mostrato promesse con siRNA.
Biodisponibilità orale: una sfida in corso
La somministrazione orale rimane un ostacolo significativo per ASOS a causa dell'assorbimento gastrointestinale limitato. L'ISIS PS-ASO 14725 ha mostrato una biodisponibilità orale di circa il 5,5% dopo l'amministrazione duodenale nei ratti, mentre il PMO Avi -4472 ha dimostrato una biodisponibilità orale del 41% -79% nei ratti. Tuttavia, sono attualmente carenti rapporti sull'amministrazione PMO orale di successo nell'uomo.
Conclusione: l'importanza della comprensione farmacocinetica nello sviluppo di ASO
L'assorbimento e la distribuzione dei farmaci ASO sono processi complessi dettati dalla loro natura chimica e dalla strategia di consegna scelta. Una comprensione approfondita di questi principi farmacocinetici, dal legame plasmatico delle proteine e dai meccanismi di assorbimento cellulare all'impatto di diverse rotte di somministrazione, è fondamentale per la progettazione e lo sviluppo di terapie ASO sicure ed efficaci. La ricerca continua su nuove tecnologie di consegna e modifiche chimiche mira a ottimizzare ulteriormente la biodistribuzione dell'ASO e l'efficacia terapeutica. Collaborare con organizzazioni di ricerca preclinica a contratto (CRO) comePrisys Biotech, che possiede una profonda competenza nella caratterizzazione ASO e nelle tecniche di consegna specializzate, può contribuire in modo significativo al successo avanzato di questi medicinali innovativi.
