Thiết kế hợp lý một yếu tố VIII PEGylated hoạt động hoàn toàn và có tác dụng kéo dài cho điều trị bệnh máu khó đông loại A
Tóm tắt
Một yếu tố VIII kéo dài (FVIII) như một liệu pháp thay thế cho bệnh máu khó đông loại A sẽ cải thiện đáng kể các lựa chọn điều trị cho bệnh nhân mắc bệnh này. Để phát triển một FVIII có thời gian bán hủy tuần hoàn kéo dài, nhưng không làm giảm hoạt tính, chúng tôi đã chế tạo 23 biến thể FVIII với các cystein bề mặt được giới thiệu, đến những cis-tein này polymer polyethylene glycol (PEG) đã được kết hợp một cách cụ thể. Việc sàng lọc mức độ biểu hiện của biến thể, hiệu suất PEGylation và thử nghiệm chức năng đã xác định một số liên hợp giữ lại hoạt động đông máu trong ống nghiệm đầy đủ và sự kết dính của yếu tố von Willebrand (VWF). Các biến thể FVIII PEGylated thể hiện dược động học cải thiện ở chuột và thỏ bị hemophilia. Ngoài ra, các nghiên cứu dược động học ở chuột knockout VWF cho thấy rằng PEG có trọng lượng phân tử lớn hơn có thể thay thế cho VWF trong việc bảo vệ FVIII PEGylated khỏi bị loại bỏ trong môi trường sống. Trong các mô hình chảy máu của chuột hemophilic, FVIII PEGylated không chỉ thể hiện hiệu quả kéo dài đồng nhất với dược động học cải thiện mà còn cho thấy hiệu quả trong việc ngăn chặn chảy máu cấp tính so với FVIII r chưa điều chỉnh. Tóm lại, FVIII PEGylated được thiết kế theo vị trí có tiềm năng trở thành liệu pháp dự phòng kéo dài trong khi vẫn hoàn toàn có hiệu quả cho điều trị theo nhu cầu cho các bệnh nhân mắc bệnh máu khó đông loại A.
Từ khóa
Tài liệu tham khảo
Lillicrap, 2008, Extending half-life in coagulation factors: where do we stand?, Thromb Res, 122, S2, 10.1016/S0049-3848(08)70027-6
Björkman, 2001, Pharmacokinetics of coagulation factors: clinical relevance for patients with haemophilia., Clin Pharmacokinet, 40, 815, 10.2165/00003088-200140110-00003
Björkman, 2009, Pharmacokinetics and dose requirements of factor VIII over the age range 3-74 years: a population analysis based on 50 patients with long-term prophylactic treatment for haemophilia A., Eur J Clin Pharmacol, 65, 989, 10.1007/s00228-009-0676-x
Lenting, 1999, The light chain of factor VIII comprises a binding site for low density lipoprotein receptor-related protein., J Biol Chem, 274, 23734, 10.1074/jbc.274.34.23734
Saenko, 1999, Role of the low density lipoprotein-related protein receptor in mediation of factor VIII catabolism., J Biol Chem, 274, 37685, 10.1074/jbc.274.53.37685
Bovenschen, 2003, Low density lipoprotein receptor-related protein and factor IXa share structural requirements for binding to the A3 domain of coagulation factor VIII., J Biol Chem, 278, 9370, 10.1074/jbc.M212053200
Bovenschen, 2005, LDL receptor cooperates with LDL receptor-related protein in regulating plasma levels of coagulation factor VIII in vivo., Blood, 106, 906, 10.1182/blood-2004-11-4230
Sarafanov, 2001, Cell surface heparan sulfate proteoglycans participate in factor VIII catabolism mediated by low density lipoprotein receptor-related protein., J Biol Chem, 276, 11970, 10.1074/jbc.M008046200
Bovenschen, 2005, The B domain of coagulation factor VIII interacts with the asialoglycoprotein receptor., J Thromb Haemost, 3, 1257, 10.1111/j.1538-7836.2005.01389.x
Tuddenham, 1982, Response to infusions of polyelectrolyte fractionated human factor VIII concentrate in human haemophilia A and von Willebrand's disease., Br J Haematol, 52, 259, 10.1111/j.1365-2141.1982.tb03888.x
Schwarz, 2002, Recombinant von Willebrand factor-insight into structure and function through infusion studies in animals with severe von Willebrand disease., Semin Thromb Hemost, 28, 215, 10.1055/s-2002-27823
Weiss, 1977, Stabilization of factor VIII in plasma by the von Willebrand factor: studies on posttransfusion and dissociated factor VIII and in patients with von Willebrand's disease., J Clin Invest, 60, 390, 10.1172/JCI108788
Veronese, 2008, The impact of PEGylation on biological therapies., Biodrugs, 22, 315, 10.2165/00063030-200822050-00004
Bailon, 2009, PEG-modified biopharmaceuticals., Expert Opin Drug Deliv, 6, 1, 10.1517/17425240802650568
Fishburn, 2008, The pharmacology of PEGylation: balancing PD with PK to generate novel therapeutics., J Pharm Sci, 97, 4167, 10.1002/jps.21278
Roberts, 2002, Chemistry for peptide and protein PEGylation., Adv Drug Deliv Rev, 54, 459, 10.1016/S0169-409X(02)00022-4
Röstin, 2000, B-domain deleted recombinant coagulation factor VIII modified with monomethoxy polyethylene glycol., Bioconjug Chem, 11, 387, 10.1021/bc990137i
McMullen, 1995, Locations of disulfide bonds and free cysteines in the heavy and light chains of recombinant human factor VIII (antihemophilic factor A)., Protein Sci, 4, 740, 10.1002/pro.5560040413
Stoilova-McPhie, 2002, 3-Dimensional structure of membrane-bound coagulation factor VIII: modeling of the factor VIII heterodimer within a 3-dimensional density map derived by electron crystallography., Blood, 99, 1215, 10.1182/blood.V99.4.1215
Ngo, 2008, Crystal structure of human factor VIII: implications for the formation of the factor IXa-factor VIIIa complex., Structure, 16, 597, 10.1016/j.str.2008.03.001
Shen, 2008, The tertiary structure and domain organization of coagulation factor VIII., Blood, 111, 1240, 10.1182/blood-2007-08-109918
Lind, 1995, Novel forms of B-domain-deleted recombinant factor VIII molecules., Eur J Biochem, 232, 19, 10.1111/j.1432-1033.1995.tb20776.x
Cho, 2003, Versatile expression system for rapid and stable production of recombinant proteins., Biotechnol Prog, 19, 229, 10.1021/bp0255964
Cho, 2002, Establishment of a human somatic hybrid cell line for recombinant protein production., J Biomed Sci, 9631
Bi, 1995, Targeted disruption of the mouse factor VIII gene produces a model of haemophilia A., Nat Genet, 10, 119, 10.1038/ng0595-119
Denis, 1998, A mouse model of severe von Willebrand disease: defects in hemostasis and thrombosis., Proc Natl Acad Sci U S A, 95, 9524, 10.1073/pnas.95.16.9524
Pan, 2009, Enhanced efficacy of recombinant FVIII in non-covalent complex with PEGylated liposome in hemophilia A mice., Blood, 114, 2802, 10.1182/blood-2009-03-212423
Terraube, 2009, Factor VIII and von Willebrand factor interaction: biological, clinical and therapeutic importance., Haemophilia, 2009, 1
Ganz, 1991, Definition of the affinity of binding between human von Willebrand factor and coagulation factor VIII., Biochem Biophys Res Commun, 180, 231, 10.1016/S0006-291X(05)81281-1
Vlot, 1995, The affinity and stoichiometry of binding of human factor VIII to von Willebrand factor., Blood, 85, 3150, 10.1182/blood.V85.11.3150.bloodjournal85113150
Sandberg, 2001, Structural and functional characteristics of the B-domain deleted recombinant factor VIII protein, r-VIII SQ., Thromb Haemost, 85, 93, 10.1055/s-0037-1612910
Ananyeva, 2004, Inhibitors in hemophilia A: mechanisms of inhibition, management and perspectives., Blood Coagul Fibrinolysis, 15, 109, 10.1097/00001721-200403000-00001
Shima, 2006, Characterization of factor VIII inhibitors., Int J Hematol, 83, 109, 10.1532/IJH97.05160
Healey, 1995, Residues 484-508 contain a major determinant of the inhibitory epitope in the A2 domain of human factor VIII., J Biol Chem, 270, 14505, 10.1074/jbc.270.24.14505
Lollar, 1994, Inhibition of human factor VIIIa by anti-A2 subunit antibodies., J Clin Invest, 93, 2497, 10.1172/JCI117259
Ansong, 2006, Epitope mapping factor VIII A2 domain by affinity-directed mass spectrometry: residues 497-510 and 584-593 comprise a discontinuous epitope for the monoclonal antibody R8B12., J Thromb Haemost, 4, 842, 10.1111/j.1538-7836.2006.01831.x
Ahmad, 2005, Role of the C2 domain of factor VIIIa in the assembly of factor-X activating complex on the platelet membrane., Biochemistry, 44, 13858, 10.1021/bi0511033
Gaberc-Porekar, 2008, Obstacles and pitfalls in the PEGylation of therapeutic proteins., Curr Opin Drug Discov Devel, 11, 242
Pan, 2006, Design of a long acting peptide functioning as both a glucagon-like peptide-1 receptor agonist and a glucagon receptor antagonist., J Biol Chem, 281, 12506, 10.1074/jbc.M600127200
Junutula, 2008, Site-specific conjugation of a cytotoxic drug to an antibody improves the therapeutic index., Nat Biotech, 26, 925, 10.1038/nbt.1480