Å bryte den orale barrieren（3）

Oppdagelsen, optimaliseringen og den påfølgende modifikasjonen av PN-235 (icotrokinra, JN-2113)

Fordelene med oralt administrerte sykliske peptider er beskrevet i tidligere artikler, med PN-235 som har fått betydelig oppmerksomhet som et av de svært få sykliske peptidmedikamentene som for tiden er tilgjengelige for oral administrering. 21. juli 2025 kunngjorde Protagonist og Janssen at de hadde sendt inn en New Drug Application (NDA) til FDA for Icotrokinra, for behandling av moderat til alvorlig plakkpsoriasis hos voksne og barn i alderen 12 år og eldre. Hvis godkjent, forventes Icotrokinra å bli verdens første orale legemiddel rettet mot IL-23R for behandling av psoriasis. Denne artikkelen fokuserer på oppdagelsesprosessen og systematiske optimaliseringsstrategier for dette molekylet, ved å bruke patentpubliseringsdatoer som en tidslinje, og oppsummerer også potensielle retninger for videre optimalisering.

Allerede i 2007 sendte Valorisation Hsj, Societe En Commandite inn en patentsøknad for IL-23R-peptidantagonister (WO2009007849). Dette er en av de tidligste patentene som involverer IL-23R-peptidantagonister i offentlig tilgjengelig informasjon. Dette patentet beskriver en serie peptider som er målrettet mot IL-23R, inkludert agonisten APG-2301 og antagonistene APG-2303, APG-2305, APG-2307 og APG-2309 (sekvenser vist i figuren nedenfor). Teamet brukte aminosyresekvensen til IL-23R som grunnlag, kombinert med datamodelleringsteknikker, for å generere lineære peptider som tilsvarer dens hengselregion (etterligner IL-23 og fungerer som IL-23R-antagonister). Blant disse hemmet APG-2305 og APG-2309 effektivt STAT3-fosforylering i musesplenocytter in vitro, med IC50-verdier på henholdsvis 1 nM og 2 nM. Videre, i en rotte-IBD-modell, lindret behandling med APG-2309 signifikant betennelsesindusert ødem og rødhet, og reduserte signifikant slimhinneleukocyttinfiltrasjon og vaskulær overbelastning, noe som viste godt antiinflammatorisk og terapeutisk potensial.

I 2013 publiserte Medical Diagnostic Laboratories (MDL) et patent (US20130029907) som beskriver oppdagelsen av IL-23R-bindende peptider ved bruk av fagdisplayteknologi, som vellykket identifiserer flere peptidsekvenser som spesifikt binder seg til IL-23R. Denne forskningen konstruerte et M13 fag-visningsbibliotek som inneholdt tilfeldige 12-mer peptidsekvenser og utførte flere runder med screening ved å bruke full-lengde løselig rekombinant IL-23R og dens spleisevarianter som mål. Til slutt ble 27 peptider med bindingsaktivitet identifisert. Spesielt viste disse peptidsekvensene lav likhet med IL-23-krystallstrukturen rapportert av Beyer et al. (PDB ID: 3D85). Gjennom sekvensjustering fant forskerne at 66,7 % av peptidene inneholdt en bevart gjenkjennelsessekvens: -WX1X2X3W-, som ble antatt å være et nøkkelfunksjonelt motiv for binding til IL-23R og blokkering av dens nedstrøms signaloverføring (en representativ sekvens er vist i figuren nedenfor). Deretter evaluerte forskerne den hemmende aktiviteten til peptidene på IL-23-binding til IL-23R ved å bruke konkurrerende ELISA-eksperimenter, og identifiserte Peptid 23 (et 12-mer peptid) som det mest aktive peptidet, som signifikant hemmet bindingen av IL-23 til IL-{µM-232} (IC).

Basert på dette optimaliserte teamet strukturen til peptid 23, inkludert utvidelse eller forkorting av C/N-terminalene, erstatte interne aminosyrer med sure/nøytrale/basiske aminosyrer og cykliseringsmodifikasjoner. Konkurrerende ELISA-resultater viste at utvidelse av aminosyrer i begge ender av peptid 23 hadde liten effekt på dets hemmende aktivitet, men forkorting førte til en reduksjon i hemmende aktivitet. Modifisering av ladningsegenskapene til "X"-restene i kjernemotivet -WX1X2X3W- (f.eks. erstatning av negativt ladede rester med andre negativt ladede, polare uladede eller positivt ladede rester) påvirket ikke dens hemmende aktivitet signifikant, noe som indikerer at ladningskarakteristikkene til bindingsregionen ikke er nøkkelaktivitetsdeterminantene i denne. Erstatning av en av tryptofan (W)-restene i kjernestrukturen med fenylalanin (F) eller tyrosin (Y) beholdt sin hemmende evne, mens å erstatte den med alanin (A) reduserte aktiviteten, noe som er i samsvar med sekvenskarakteristikkene oppnådd fra tidligere fagvisningsscreening.

Videre, forkorting av Peptide 23.15 samtidig som kjernestrukturen -WQDYW- ble beholdt, selv om kjernemotivet ble bevart, svekket dets hemmende aktivitet betydelig. I tillegg resulterte innføring av cystein (Cys) i begge ender for å danne et syklisk peptid i aktivitet sammenlignbar med det lineære peptidet; reduksjon av størrelsen på det sykliske peptidet til 7 eller 9 peptider samtidig som kjernestrukturen opprettholdes, svekket imidlertid dets evne til å hemme IL-23R.

I to påfølgende patenter publisert av MDL (US20130172272 og US20160039878), brukte forskere -WX1X2X3W--kjernestrukturen som et stillas og konstruerte og screenet et målrettet peptidbibliotek ved å bruke ribosom-visningsteknologi (XXXXWXXYW). Etter åtte runder med screening ble peptidene ytterligere delt inn basert på -WX1X2YW--strukturen: Gruppe A inneholdt -WVDYW-, gruppe B inneholdt -WQDYW- og gruppe C inneholdt peptider med andre kjernesekvenser. ELISA-aktivitetstester viste at peptid nr.. 2/7 i gruppe A hadde overlegen aktivitet sammenlignet med peptid nr.. 23.19 beskrevet i forrige patent. I konkurrerende ELISA-tester hadde peptid nr

Deretter, ved å bruke peptid NO.2 og peptid NO.7 som utgangspunkt, ble tre sykliske peptider designet og syntetisert: 2HT-AA, 7-CC og 7HT-AA. Blant disse viste molekylet 2HT-AA, basert på hode--til--syklisering av alaninrester i begge ender av Peptid NO.2, den beste aktiviteten (struktur vist i figuren nedenfor), med en konkurrerende ELISA IC50 på 8,1 nM og en rapportøraktivitetsmetode for n3M.8: IL-23 stimulerte en DB-cellelinje transfektert med et STAT3-reportergen, og hemmende aktivitet ble kvantifisert ved å detektere reportergenekspresjon). Dette representerte en 4-6 ganger økning i aktivitet sammenlignet med det lineære peptidet. I in vitro-aktivitetstester hemmet 2HT-AA effektivt IL-23-indusert IL-17F-sekresjon i humane Th17-celler på en konsentrasjonsavhengig måte og blokkerte IL-22-produksjon i humane PBMC-er og rottesplenocytter. Samtidig nedregulerte dette sykliske peptidet også IL-17F mRNA-nivåer i rottesplenocytter. Dessverre, til tross for den lovende farmakologiske aktiviteten til 2HT-AA, er det ikke funnet noen påfølgende optimaliseringsrapporter av denne sykliske peptidstrukturen og dens derivater av MDL.