Биоорганическая химия, 2022, T. 48, № 2, стр. 194-206

ВВЕДЕНИЕ

Пептидные препараты занимают очень важную и объемную нишу в современной фармацевтической индустрии. Их разнообразие очень велико: от модифицированного дипептида лизиноприла (известного гипотензивного средства) до инсулина (препарата, незаменимого для больных диабетом первого типа). Пептиды – важнейшие регуляторы, обеспечивающие функционирование практически всех живых организмов, начиная с простейших. Эти соединения – сигнальные молекулы для многих физиологических функций, поэтому их использование дает возможность терапевтической коррекции широкого спектра биологических процессов, протекающих в организме. Ранее пептиды использовали в основном в заместительной гормональной терапии, которая восстанавливает их уровень в тех случаях, когда естественная выработка понижена или прекращена; сейчас сфера их применения очень широка. Начало применения пептидных гормонов в медицине относится к первой половине прошлого века, базовая веха – выделение и очистка инсулина в 1921 г.

Использование пептидов в качестве терапевтических средств эволюционировало во времени и продолжает развиваться вместе с прогрессом в области биохимии, молекулярной биологии и медицины. Анализ истории разработки пептидных гормональных препаратов позволяет выделить два основных периода [1–3]. Первый связан с традиционными подходами, включающими выделение пептидов из тканей животных, их очистку до индивидуальных соединений, установление первичной структуры, далее их химический синтез или глубокую очистку и создание фармацевтического препарата. Распространение пептидной терапии сдерживали такие свойства природных пептидов, как короткий период полувыведения из плазмы и незначительная пероральная биодоступность. Короткий период полураспада многих пептидных гормонов объясняется наличием многочисленных пептидаз и экскреторных механизмов, инактивирующих и выводящих пептиды. Эта лабильность позволяет организму быстро модулировать уровень гормонов для поддержания гомеостаза, но представляет серьезную проблему при разработке терапевтических препаратов.

Современный подход к созданию пептидных препаратов связан с развитием молекулярной биологии, позволившей привлечь к разработкам информацию о геноме, клонировать гены, кодирующие терапевтически важные биологические мишени, и экспрессировать их белковые продукты. Он основан на рассмотрении лиганд-рецепторного взаимодействия как универсального метода передачи информации клетками и тканями организма. Структурное соответствие, необходимое для связывания с белком-мишенью, служит основным критерием при дизайне пептидов – потенциальных кандидатов в лекарственные препараты. Этот подход включает также модификации структуры лигандов с целью повышения устойчивости к биодеградации и создания более активных соединений, чем природные аналоги. Кроме того, наличие массивных комбинаторных библиотек органических соединений и технологии высокопроизводительного скрининга позволяют конструировать маленькие молекулы непептидной природы, которые нацелены на пептидные рецепторы [3, 4]. Эти соединения обычно больше подходят для пероральной доставки и легче в производстве, чем пептиды. Однако такой подход никак не вытеснил пептидные соединения, их использование в медицине только расширяется. Несомненно, важнейший фактор прогресса в сфере лекарственных средств пептидной природы – совершенствование возможностей производства пептидов, которое связано с внедрением автоматизированного синтеза на твердофазных носителях и генно-инженерных технологий синтеза.

КЛАССИЧЕСКИЕ ГОРМОНАЛЬНЫЕ ПЕПТИДНЫЕ ПРЕПАРАТЫ

Первый пептид, на основе которого создан важнейший медицинский препарат, – инсулин, пептидный гормон, состоящий из 51 а.о. Инсулин продуцируется бета-клетками островков Лангерганса (образованиями, находящимися в поджелудочной железе) и регулирует биосинтез и потребление глюкозы клетками организма. Этот гормон был впервые выделен из поджелудочной железы свиньи 100 лет назад Banting et al. [5]. Очень скоро после подтверждения способности выделенного из животных инсулина регулировать потребление глюкозы был создан препарат на основе очищенного животного инсулина, хотя его структура оставалось неизвестной еще 30 лет. Только в 1954 г. первичную структуру инсулина (рис. 1) установили Sanger et al. [6, 7]. Инсулин состоит из двух полипептидных цепей, соединенных двумя дисульфидными мостиками, третий мостик находится в А-цепи, между Cys6 и Cys11. Вообще инсулин выступает хорошим маркером развития биохимии, не случайно многие вехи его исследований отмечены нобелевскими премиями. В 1923 г. за выделение инсулина премию в области физиологии и медицины получили F.G. Banting и J.J.R. Macleod, за установление первичной структуры инсулина F. Sanger получил премию в 1958 г., D. Hodgkin в 1964 г. получила премию за развитие кристаллографических исследований и установление пространственной структуры инсулина [8].

Рис. 1.

Химическая структура инсулина [8].

По оценкам аналитической компании MarketsandMarkets, мировой рынок препаратов человеческого инсулина в 2018 г. составил ~25 млрд долларов США с тенденцией постоянного роста [9]. Сегодня три крупнейших производителя инсулина – Eli Lilly, Novo Nordisk и Sanofi – контролируют 96% объема мирового рынка. В настоящее время большинство препаратов инсулина производится на основе генно-инженерных технологий, с использованием рекомбинантных плазмид, несущих синтетический ген проинсулина, которые внедряют в бактериальные или дрожжевые штаммы-продуценты. Экспрессированный бактериями или дрожжами проинсулин путем ферментативного гидролиза превращают в инсулин. На основе гормона, выделенного из поджелудочных желез животных, производятся препараты так называемого полусинтетического инсулина, аминокислотная последовательность которых изменена и соответствует инсулину человека. Наряду с инсулином природной последовательности созданы его структурные аналоги с различной длительностью действия и препараты на их основе, которые широко представлены на фармацевтическом рынке [10]. Значение исследований, связанных с инсулином, трудно переоценить. Полагают, что именно инсулин открыл новый этап целенаправленной заместительной терапии, введение инсулина ознаменовало конец так называемой “преинсулиновой эры”, открыв дорогу новым клиническим подходам [11].

В табл. 1 приведены важнейшие гормональные пептидные препараты, созданные в основном в рамках “классических” подходов [2].

В результате изучения взаимосвязи гормональной и нервной систем, регуляции центральной нервной системой синтеза и выделения гормонов аденогипофиза были выделены и введены в клиническую практику несколько препаратов. Первым из них был адренокортикотропный гормон (ACTH) – 39-членный пептид с аминокислотной последовательностью Ser-Tyr-Ser-Met-Glu-His-Phe-Arg-Trp-Gly-Lys-Pro-Val-Gly-Lys-Lys-Arg-Arg-Pro-Val-Lys-Val-Tyr-Pro-Asn-Gly-Ala-Glu-Asp-Glu-Ser-Ala-Glu-Ala-Phe-Pro-Leu-Glu-Phe, стимулирующий секрецию глюкокортикоидных гормонов из коры надпочечников. Он выделен из гипофиза крупного рогатого скота в 1942 г. [12], препарат на его основе создан в 1950-е гг. [2, 13]. В 1960 гг. был синтезирован его биологически активный 24-членный фрагмент ACTH_1–24. И природный, и синтетический гормоны применяют при гормональных нарушениях, связанных с недостаточной выработкой ACTH и дисфункцией коры надпочечников (болезнь Аддисона, синдром Кушинга), при лечении ревматизма, полиартритов, подагры, бронхиальной астмы, экземы и других заболеваний [14], а также как компонент диагностических наборов при определении содержания ACTH методами иммуноферментного анализа. Уровень ACTH – маркер не только гормональных нарушений, но и гормон-зависимых онкологических заболеваний. На основе структуры ACTH созданы короткие пептиды со спектром действия, кардинально отличающимся от исходного гормона. В первую очередь следует отметить Семакс (Met-Glu-His-Phe-Pro-Leu-Pro) – российский препарат, внедренный в клиническую практику в 1997 г. [15]. Он создан на основе фрагмента ACTH_4–10 и содержит в С-концевой области фрагмент с двумя остатками пролина, который делает пептид устойчивым к энзиматическому расщеплению и в десятки раз повышает его ноотропную активность по сравнению с природным фрагментом ACTH_4–10. Препарат полностью лишен гормональной активности, но обладает широким спектром ноотропных и адаптивных свойств: применяется при лечении инсульта, транзиторной ишемической атаки, нарушений памяти и когнитивных функций, язвы желудка, заболеваний зрительного нерва, а также для укрепления иммунной системы [16, 17].

В начале 1960-х гг. был выделен в чистом виде 32-членный пептидный гормон кальцитонин, секретируемый парафолликулярными клетками щитовидной железы человека и других животных [18]. Он понижает содержание кальция в крови, оказывая эффект, противоположный действию паратиреоидного гормона. Первичная структура гормона – Cys-Gly-Asn-Leu-Ser-Thr-Cys-Met-Leu-Gly-Thr-Tyr-Thr-Gln-Asp-Phe-Asn-Lys-Phe-His-Thr-Phe-Pro-Gln-Thr-Ala-Ile-Gly-Val-Gly-Ala-Pro(S–S_1–7), он содержит 7-членный цикл, образованный за счет дисульфидной связи между Cys1 и Cys7. Впервые препарат кальцитонина был создан на основе гормона из щитовидных желез лосося Cys-Ser-Asn-Leu-Ser-Thr-Cys-Val-Leu-Gly-Lys-Leu-Ser-Gln-Glu-Leu-His-Lys-Leu-Gln-Thr-Tyr-Pro-Arg-Thr-Asn-Thr-Gly-Ser-Gly-Thr-Pro(S–S_1–7). Несмотря на существенную разницу в структуре (отличаются 16 а.о. из 32), кальцитонин лосося более активен в регуляции кальциевого обмена у людей, чем кальцитонин человека.

В настоящее время в качестве субстанции препарата используется только синтетический кальцитонин, который получают с помощью технологии рекомбинантной ДНК или путем твердофазного синтеза. К препаратам кальцитонинового ряда относится элькатонин – аналог кальцитонина угря, который содержит в 7-членном цикле стабильную связь C–N вместо S–S [19]. Препараты кальцитонина используются при гиперкальциемии и остеопорозе. Они подавляют абсорбцию и автолиз костей и, таким образом, приводят к снижению содержания кальция в крови, препятствуют растворению и переносу солей костей и способствуют выведению кальция и фосфора с мочой, подавляют реабсорбцию кальция, фосфора и натрия в почечных канальцах и поддерживают нормальный уровень кальция в крови.

Традиционный подход к разработке пептидных препаратов был продолжен исследованиями окситоцина и вазопрессина – нейрогипофизарными пептидными гормонами, продуцируемыми в гипоталамусе и секретируемыми в нейрогипофиз и далее в кровоток. Du Vigneaud et al. впервые выделили эти соединения из задней доли гипофиза и установили структуру обоих гормонов [20, 21]. Окситоцин Cys-Tyr-Ile-Gln-Asn-Cys-Pro-Leu-Gly-NH₂(S–S_1–6) и вазопрессин Cys-Tyr-Phe-Gln-Asn-Cys-Pro-Arg-Gly-NH₂(S–S_1–6)  – 9‑членные пептиды, содержащие 6-членный цикл, образованный дисульфидной связью между Cys1 и Cys6, содержание их в тканях мозга незначительно, поэтому препаративное выделение совершенно нерентабельно. Эти обстоятельства обусловили тот факт, что окситоцин стал первым синтетически полученным пептидным гормоном, первой синтетической пептидной субстанцией лекарственного препарата. Химический синтез окситоцина и вазопрессина осуществили Du Vigneaud et al. [22, 23] в 1953 г., медицинский препарат окситоцина введен в клиническую практику в 1962 г. С тех пор и по настоящее время окситоцин как стимулятор сокращения гладкой мускулатуры – незаменимый препарат при родовспоможении в гинекологии и ветеринарии. Вазопрессин известен как гормон, регулирующий водно-солевой обмен и кровяное давление. На основе субстанции вазопрессина также были созданы медицинские препараты, они используются в основном при лечении несахарного диабета.

В наши дни установлено, что роль вазопрессина и окситоцина не ограничивается гормональной регуляцией, эти пептиды – эволюционировавшие компоненты интегрированной адаптивной системы “окситоцин–вазопрессин”. Более древний пептид вазопрессин поддерживает индивидуальное выживание и играет роль в защитном поведении, включая мобилизацию и агрессию. Окситоцин ассоциируется с позитивным социальным поведением и может выступать в качестве биологической метафоры социальной привязанности или любви [24]. Также обнаружено влияние вазопрессина на биологические ритмы человека – он принимает непосредственное участие в регуляции циркадианных часов супрахиазматического ядра гипоталамуса [25].

На новый уровень исследования вазопрессина, окситоцина, их агонистов и антагонистов вышли после обнаружения и установления структуры их рецепторов. Как практически все пептидные гормоны, окситоцин и вазопрессин опосредуют свои биологические эффекты, как гормональные, так и адаптивные, воздействуя на специфические рецепторы. Известны три типа рецепторов вазопрессина (V1aR, V1bR, V2R) и один тип для окситоцина (OTR) [26, 27]. Они относятся к семейству рецепторов, сопряженных с G-белками, и обнаружены во многих органах и тканях, их широкая распространенность и вариабельность объясняет мультифункциональность нейрогипофизарных гормонов [28, 29]. Позднее были выявлены еще два типа атипичных рецепторов, обладающих аффинностью к аргинин-вазопрессину и опосредующих внутриклеточные ответы на него: ангиотензин-вазопрессин (AngII/AVP) и рецептор мобилизации кальция 1 (VACM-1) [30, 31]. Интерес представляет тот факт, что оба указанных рецептора имеют последовательности, отличные от семейства рецепторов вазопрессина, но их расположение сходно с таковым для V1aR и V1bR [30]. Кроме того, установлено, что AngII/AVP имеет высокое сродство к антагонистам V1-рецепторов, а VACM-1 способен различать вазопрессин и окситоцин [30–32]. Обнаружение и установление структуры рецепторов предоставило возможность нового подхода к дизайну аналогов нейрогипофизарных гормонов и оценки ранее синтезированных аналогов. К настоящему времени синтезировано несколько тысяч аналогов вазопрессина и окситоцина – агонистов и антагонистов, пептидной и непептидной природы [33, 34], многих отличает высокая эффективность и селективность действия, однако, по данным лаборатории Маннига, лидера по исследованиям в этой области, разрешены к применению в США только семь пептидов и два непептидных агониста (данные на 2012 г., табл. 2) [34].

В России разрешены к применению препараты вазопрессина природной структуры (используются в основном для лечения несахарного диабета) и препараты на основе десмопрессина – структурного аналога вазопрессина, у которого дезаминирован остаток Cys1 и остаток L-Arg в восьмом положении заменен на D-Arg. Такие модификации существенно повысили энзиматическую устойчивость пептида и изменили рецепторную специфичность – десмопрессин избирательно активирует V2-рецепторы и не влияет на V1-рецепторы гладкомышечных клеток сосудов и внутренних органов, вследствие чего отношение антидиуретической активности к прессорной у такого пептида составляет ~2000 : 1 против 1 : 1 у аргинин-вазопрессина [35]. Энзиматическая стабильность десмопрессина позволяет применять его как в виде таблетированной формы, так и в качестве интраназального спрея.

Инъекционные препараты окситоцина природной структуры и его дезаминированного аналога – дезаминоокситоцина – находят широкое применение в гинекологии, разрешен к применению в России и интраназальный спрей окситоцина [35]. В настоящее время исследования в области пептидов вазопрессинового и окситоцинового ряда направлены в основном на создание соединений, лишенных гормональной активности, но селективно действующих на различные функции ЦНС. Пептиды, структурно родственные вазопрессину и окситоцину, исследуются как потенциальные средства лечения аутизма, тревожных расстройств, как стимуляторы памяти и обучаемости, адаптивные препараты в хирургии [36–38]. Предполагается, что активация системы вазопрессина может играть важную роль для профилактики и лечения когнитивных расстройств при болезни Альцгеймера [39]. Также системы вазопрессина и окситоцина представляют интерес как потенциальные мишени для лечения алкоголизма [40].

ГИПОТАЛАМИЧЕСКИЕ РИЛИЗИНГ-ГОРМОНЫ И ИХ АНАЛОГИ

Новый этап возможностей медицинского применения пептидных гормонов начался в конце 1960-х – начале 1970-х гг. и связан выделением и установлением химической структуры гипоталамических регуляторов биосинтеза и секреции гормонов аденогипофиза. Эти соединения осуществляют связь между ЦНС и эндокринной системой и занимают ключевое положение в системе “гипоталамус–гипофиз–периферические эндокринные железы”. Структура первого из гипоталамических гормонов, тиролиберина или тиротропин-рилизинг-гормона (TRH) – трипептида pGlu-His-Pro-NH₂, была установлена в 1969 г. двумя группами исследователей [41, 42]. Он стимулирует биосинтез и выделение аденотропных гормонов тиротропина и пролактина, играя ключевую роль в поддержании гомеостаза щитовидной железы; наряду с гормональным действием обладает ярко выраженным нейротропным эффектом, который проявляется в активации ряда функций ЦНС [43–47]. Тиролиберин оказывает противосудорожное, антикаталептическое и антигипотермическое действие, выступает антагонистом многих веществ с угнетающим действием на ЦНС. Он устраняет эффекты резерпина и хлорпромазина, галоперидола; обладает аналептическими свойствами, блокируя действие этанола, барбитуратов, некоторые реакции морфина и опиоидных пептидов. Анализ биологических исследований тиролиберина и его аналогов позволил выделить более десяти возможных направлений их использования в качестве активаторов функций ЦНС (рис. 2) [44].

Рис. 2.

Возможности клинического использования TRH и его аналогов [43]. * Могут быть особенно эффективны в качестве дополнительной терапии.

Препараты на основе нативной структуры тиролиберина были созданы и присутствуют на фармацевтическом рынке, но широкий спектр активности этого соединения, быстрая биодеградация и низкая биодоступность ограничивают его применение, в основном тиролиберин используется в диагностике тиреоидной функции. Введение TRH используют для оценки способности гипофиза выделять тиреотропный гормон (TSH), в этом тесте определяется уровень TSH до и после стимуляции тиролиберином. Тесты прямого определения TRH иммуноферментными методами используются реже. К настоящему времени синтезировано несколько сотен аналогов тиролиберина с различными профилями действия [43, 48–51], активные исследования новых синтетических аналогов TRH ведутся до сих пор [52, 53], однако успешно пройти все три фазы клинических испытаний мало кому из них удалось – в качестве лекарственного средства используется только талтирелин, разработанный в Японии [50]. Этот аналог тиролиберина с заменой Glp на остаток 2,4-диоксо-3-метилпиримидиновой кислоты используется при лечении различных нейродегенеративных расстройств [54], особенно перспективным представляется его способность повышать уровень дофамина при болезни Паркинсона [55].

В 1971 г. была установлена структура еще одного рилизинг-гормона – десятичленного пептида люлиберина, рилизинг-гормона гонадотропных гормонов (GnRH): pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-Gly-Leu-Arg-Pro-Gly-NH₂ [56, 57]. Этот гормон – регулятор репродуктивной сферы, стимулирует выделение и биосинтез лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов. В 1970-х гг. наблюдался расцвет пептидного синтеза – наряду с классическим пептидным синтезом в растворе, многостадийным, растянутым во времени, был введен в практику твердофазный пептидный синтез, который позволил автоматизировать и ускорить процесс получения пептидов, снять ограничения по длине пептидной цепи. С использованием и классического и твердофазного методов синтеза было синтезировано несколько тысяч аналогов люлиберина – агонистов и антагонистов – уже к середине 1980-х гг. [58, 59]. Были созданы суперактивные агонисты, превышающие по активности гормон-прародитель в сотни раз. В этих модифицированных пептидах остаток глицина в 6-м положении заменен на остаток D-аминокислоты, у некоторых соединений дополнительно С-концевой глициламид замещен на этиламид. На основе суперактивных агонистов были созданы препараты, стимулирующие овуляцию, позволяющие получать яйцеклетки, которые необходимы для процедур экстракорпорального оплодотворения. К ним относятся трипторелин (pGlu-His-Trp-Ser-Tyr-D-Trp-Leu-Arg-Pro-Gly-NH₂), содержащий остаток D-триптофана в 6-м положении, лейпролид (H-Pyr-His-Trp-Ser-Tyr-D-Leu- Leu-Arg-Pro-NHEt), бусерилин (D-Ser(tBu)⁶EA¹⁰-LHRH) и другие. Лейпролид и другие суперагонисты GnRH используются также при лечении гормон-зависимых опухолей – рака простаты, молочных желез, миомы матки, эндометриоза. Лечение опухолей и гормональных нарушений основано на парадоксальном ингибирующем эффекте суперагонистов [60, 61]. Они вызывают начальную интенсивную стимуляцию гипофиза, но затем (при наличии постоянной концентрации препарата в крови) оказывают ингибирующее влияние. Ингибирование происходит в результате того, что суперагонисты GnRH устойчивы к деградации энзимами гипофиза, поэтому блокируют гонадотропные рецепторы в гипофизе и делают их невосприимчивыми после инициальной стимуляции, т.е. происходит десенсибилизация рецепторов. Это приводит к сильному снижению в крови уровня гонадотропинов и, соответственно, половых гормонов, происходит гормональная блокада. Ингибирующие эффекты агонистов полностью обратимы.

Структура антагонистов GnRH отличается от природной молекулы в большей степени, чем у агонистов, часто они содержат остатки неприродных аминокислот, у всех антагонистов изменена структура N-концевой области. Сохраняя способность связываться с рецепторами GnRH, они выступают в качестве конкурентов природного гормона, занимая места связывания, но генерации клеточного сигнала и выделения лютеинизирующего и фолликулостимулирующего гормонов при этом не происходит, действие природного GnRH блокируется. Антагонисты стабилизируют рецепторы в их неактивной конформации; в отличие от суперагонистов, фаза стимуляции отсутствует. С учетом их высокой резистентности к действию пептидаз, эффект отличается длительностью. На основе суперактивных антагонистов также были созданы эффективные противоопухолевые препараты и регуляторы гормональных нарушений, наиболее известны дегареликс, цетрореликс, абареликс, ганиреликс и озареликс [62, 63]. Эти пептиды содержат последовательность Ac-D-Nal-D-Cpa-D-Pal в аминоконцевой области, которая включает остатки 3-(2-нафтил)аланина (Nal), 3-(2-пиридил)аланина (Pal), β-циклопропилаланина (Cpa), различные производные D-аминокислот в 6-м положении и D-Ala в С‑концевой области. В табл. 3 приведены первичные структуры основных антагонистов GnRH. И суперагонисты, и антагонисты были введены в клиническую практику в середине 1980-х гг. и широко используются в настоящее время.

В 1970-е гг. был выделен рилизинг-ингибитор гормона роста – циклический 14-членный пептид соматостатин Ala-Gly-Cys-Lys-Asn-Phe-Phe-Trp-Lys-Thr-Phe-Thr-Ser-Cys(S–S_3–14) [64]. Исследования показали, что это соединение представляет собой мультифункциональный регулятор и вырабатывается не только в гипоталамусе, но и в желудке, кишечнике, поджелудочной железе. Соматостатин ингибирует секрецию гипофизарных соматотропного и тиреотропного гормонов, кроме того, представляет собой ингибитор различных пептидов, продуцируемых в желудке, кишечнике, печени и поджелудочной железе, а также серотонина. Соматостатин тормозит секрецию инсулина, глюкагона, гастрина, холецистокинина, вазоактивного интестинального полипептида, инсулиноподобного фактора роста-1 и других. Показаниями к применению соматостатина считаются гормональные нарушения, связанные с гиперпроизводством гормона роста соматотропина, кроме того, различные заболевания желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и поджелудочной железы [65]. В конце 1980-х гг. были разработаны и введены в практику препараты гормона природной структуры – модустатин, стиламин.

Структурно-функциональные исследования соматостатина привели к созданию высокоактивных аналогов-агонистов – октреотида и ланреотида [65–68]. Октреотид, циклический октапептид D-Phe-Cys-Phe-D-Trp-Lys-Thr-Cys-Thr-Ol(S–S_2–7), имитирует природный соматостатин фармакологически, но выступает более мощным ингибитором гормона роста, глюкагона и инсулина, чем естественный гормон. Важное его преимущество – высокая устойчивость к энзиматической деградации, которая служит следствием таких структурных преобразований, как введение остатков D‑аминокислот, изменение N- и С-концевой областей. Октреотид находит широкое применение при лечении гормон-зависимых опухолей. Ланреотид Naphtyl-D-Ala-Cys-Tyr-D-Trp-Lys-Val-Cys-Thr-NH₂(S–S_2–7) также устойчив к деградации, но спектру действия он отличается и от соматостатина, и от октреотида. Ланреотид обладает более выраженной тропностью к периферическим соматостатиновым рецепторам (гипофизарным и панкреатическим), чем к центральным [68]. Этим обусловлена его селективность в отношении секреции соматотропина и экзокринной секреции поджелудочной железы и желез кишечника.

На основе октреотида и ланреотида создано несколько препаратов, которые используются при внушительном перечне заболеваний. В России четыре фирмы наладили производство октреотида: Эллара, Фарм-Синтез, Фармкомпания и ФармФирма Сотекс, крупнейшие мировые производители октреотида: Novartis Pharma (Швейцария), Fresenius KABI Deutschland (Германия) и Sun Pharmaceutical Industries (Индия) [69]. Объемы производства ланреотида меньше, препарат выпускается под названиями соматулин и соматулин аутожель, основной производитель – Ipsen Pharma Biotech (Франция) [70].

АНАЛОГИ ГЛЮКАГОН-ПОДОБНОГО ПЕПТИДА-1

В последней четверти XX века стало очевидным, что пептидные гормоны – мультифункциональные биорегуляторы, рецепторы которых представлены в организме очень широко. Было установлено, что пептидные гормоны продуцируются не только в системе “гипоталамус–гипофиз–железы внутренней секреции”, но и в других органах и тканях. Среди этих “неклассических” гормонов важное место занимают инкретины – пептидные гормоны, секретируемые ЖКТ [71]. Эти соединения, регулирующие углеводный обмен и ряд функций ЖКТ, стали исходным материалом для разработки новых препаратов. Среди инкретинов особое внимание исследователей привлек глюкагон-подобный пептид-1 (GLP-1) – 36-членный пептид, рецепторы которого широко распространены во многих органах и тканях. Спектр активности этого универсального биорегулятора широк: наряду со стимулированием биосинтеза и экскреции инсулина, его действие распространяются на важнейшие органы и ткани (табл. 4) [72]. Укороченные пептиды GLP-1(7–37) и GLP-1(7–36)-NH₂ также обладают биологической активностью.

Короткое время полураспада GLP-1, которое составляет менее 2 мин – главное препятствие для использования пептида в качестве субстанции лекарственного препарата. К настоящему времени этот недостаток устранен, разработано несколько препаратов на основе стабильных аналогов GLP-1 [73–76]. Стратегия создания этих препаратов представляет собой хороший пример использования современных подходов к созданию пептидных препаратов с целевыми свойствами и включает несколько этапов. Целью модификаций было сделать молекулу гормона устойчивой, повысить ее время полураспада, с сохранением высокого уровня активности. Был выбран путь создания аналогов, которые имеют высокое структурное соответствие клеточному рецептору GLP-1, устойчивы к действию дипептидилпептидазы-4 (DPP4) и способны обратимо связываться с альбумином, что предотвращало бы их быструю биодеградацию. С использованием такого подхода были созданы лираглутид и семаглутид [73].

Учитывая высокое сродство альбумина к гидрофобным соединениям, было принято решение прикрепить к молекуле гормона длинноцепочечную жирную кислоту. Для получения производных с жирными кислотами были определены положения, модификация которых мало влияет на конформационные особенности пептида, обеспечивающие высокое сродство к рецептору, в итоге был выбран Lys26. Для скрининга аналогов с различной структурой цепи жирной кислоты были получены производные с длиной цепи С12–С18 с карбоксилом и без него на свободном конце. В целом для выбора положения модификации, наиболее подходящих структур линкера и жирной кислоты были синтезированы и исследованы 36 соединений. В результате тестирования их связывания с рецептором GLP 1(7–37) выбрано одно наиболее активное и долгоживущее соединение – лираглутид, структура которого приведена на рис. 3.

Рис. 3.

Химическая структура лираглутида и семаглутида [70].

Дальнейшие изменения структуры GLP-1(7–37) состояли во введении во 2-е положение остатка аминоизомасляной кислоты, что значительно повышает устойчивость пептида к действию DPP4, не вызывая заметного снижения активности. Модификация положения Lys26 состояла в использовании бис-аминодиэтоксиацетильного линкера и введении остатка жирной диацилкислоты длиной С18 [74]. Семаглутид, полученный в результате этих модификаций, представляет собой высокоактивный и устойчивый аналог GLP-1, который вводится 1 раз в неделю. Он используется для лечения больных с диабетом второго типа, кроме того, он улучшает функционирование сердечно-сосудистой системы. Наибольший интерес вызывает способность семаглутида снижать массу тела у людей, страдающих ожирением, при этом никаких побочных последствий не отмечалось. Очевидно, из-за широкой распространенности болезней современности – диабета и ожирения – препараты-аналоги GLP-1 коммерчески очень успешны, темпы их разработки и внедрения очень высоки.

В табл. 5 представлены препараты пептидных гормонов, имеющие наибольшие объемы продаж.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

За 100 лет, прошедших со времени выделения и внедрения в медицинскую практику инсулина, пептидные гормоны, их аналоги и миметики стали важным элементом фармацевтической индустрии. Для нужд медицины созданы десятки препаратов, первое место стабильно занимают препараты инсулина, объем промышленного выпуска которых ведущими фирмами США и европейских стран составлял в 2019 г. 25 млрд долларов, около полутора десятков других пептидных лекарственных средств также имеют высокие стоимостные показатели (табл. 5) [1]. Лидирующие позиции имеют аналоги GLP-1 и GLP-2 (дулаглутид, лираглутид, семаглутид, эксенатид, тедуглутид), представлены два препарата-аналога GnRH (лейпролид, госерилин), высокие объемы продаж у терипаратида – препарата на основе рекомбинантного паратиреоидного гормона человека. Удерживают позиции и “классические” препараты ACTH и вазопрессин.

Разработка препаратов на основе пептидных гормонов – динамично развивающаяся отрасль с ясно очерченными целями, имеющая ряд направлений. По-прежнему интенсивно ведутся работы по созданию аналогов “классических” гормонов, высокоактивных, лишенных мультифункциональности, активно внедряются в медицинскую практику препараты на основе гормонов, структура которых установлена сравнительно недавно; например, в 2010 г. одобрен для медицинской практики тезаморелин – аналог рилизинг-гормона соматотропина. Установление структуры рецепторов пептидных гормонов позволяет проводить поиск их лигандов на основе структурного соответствия с использованием современных компьютерных технологий и баз данных, что приводит к созданию новых агонистов и антагонистов как пептидной, так и непептидной природы. Ведутся работы по повышению устойчивости и биодоступности пептидных препаратов, по усовершенствованию старых и разработке новых способов доставки гормонов в организм, актуальны исследования в области технологий получения пептидных гормонов и их аналогов и разработки новых “прорывных” методов синтеза. Нет сомнений, что в будущем наши знания о пептидных гормонах будут расширены и, как следствие, будут разработаны новые более совершенные препараты, которые найдут применение не только в гормональной терапии, но и в других областях медицины: онкологии, неврологии, лечении сердечно-сосудистых заболеваний, нарушений обмена веществ.