Gepegyleerde therapeutische eiwitten


prof. dr D.J.A. Crommelin, onder medeverantwoordelijkheid van de redactiecommissie

Het koppelen van polyethyleenglycol aan geneesmiddelen ofwel het pegyleren vindt de laatste jaren in toenemende mate plaats. Men beoogt hiermee de verblijftijd van een middel in het lichaam te verlengen, waardoor zowel de duur als de mate van werkzaamheid kan toenemen. Toepassingen vinden nu vooral plaats bij geneesmiddelen op basis van eiwitten. Voorbeelden hiervan zijn de peginterferonen, pegfilgrastim en pegvisomant, welke respectievelijk worden toegepast bij de behandeling van hepatitis C, preventie van neutropenie en acromegalie (Gebu 2005; 39: 37-41).

 

 


Endogene eiwitten, zoals insuline, groeihormoon, antilichamen en de groep van de cytokinen, zijn in het lichaam betrokken bij tal van belangrijke fysiologische processen. Deze eiwitten worden in het lichaam aangemaakt, komen beschikbaar via ingenieuze terugkoppelingsmechanisme, doen hun werk en worden dan afgebroken. Dit soort eiwitten zijn tegenwoordig ook met behulp van bijvoorbeeld recombinant-DNA-technologie door micro-organismen of zoogdiercellen te produceren.
Er zijn inmiddels meerdere therapeutische eiwitten geregistreerd voor diverse indicaties, die onder meer door recombinant-DNA-technologie worden verkregen. Het aantal geregistreerde eiwitten neemt snel toe. Hun structuur bestaat veelal uit lange strengen van aminozuren, waar in het geval van de groep van de glycoproteïnen oligosacchariden (suikerstaarten) aan zijn gekoppeld. Met name de kleinere eiwitten hebben vaak een korte verblijftijd in het lichaam. Als er een directe relatie tussen bloedconcentratie en werking is vastgesteld, dan kan het benodigde doseringsinterval erg kort worden. Deze eiwitten moeten parenteraal worden toegediend, omdat ze in het maag-darmkanaal als eiwitten worden afgebroken en slecht worden opgenomen omdat het grote moleculen zijn. Dit betekent dat er regelmatig moet worden geïnjecteerd. Dit geschiedt meestal subcutaan en soms intramusculair, en kan eventueel door de patiënt zelf worden uitgevoerd.
    
Om het doseringsinterval te kunnen vergroten, zijn verschillende benaderingen mogelijk. Zo zijn toedieningssystemen met een verlengde afgiftekinetiek op de markt toegelaten of in vérgaande fasen van klinisch onderzoek. Die toedieningssystemen zijn veelal gebaseerd op biologisch afbreekbare polymeren, zoals die ook worden gebruikt voor therapeutische peptiden (molecuulgewicht <4.000 Dalton, met een korte aminozuurketen, bv. de LH-RH-agonisten). Een andere benadering om het doseringsinterval van parenteraal toegediende eiwitten te verlengen, die in de praktijk succesvol is gebleken, is het koppelen aan polyethyleenglycol ofwel het pegyleren van eiwitten. Voorbeelden hiervan zijn de peginterferonen, het pegfilgrastim en pegvisomant (zie tabel 1).
In dit artikel wordt aandacht besteed aan de pegyleringsstrategie als methode om te komen tot een verlenging van de verblijftijd van therapeutische eiwitten. De voordelen en beperkingen van deze benadering zullen worden besproken. Achtereenvolgens komen aan de orde: opbouw en eigenschappen van polyethyleenglycol, effecten van koppeling aan polyethyleenglycol, koppelingsstrategieën, huidige gepegyleerde therapeutische eiwitten, en geschiedenis en toekomstverwachtingen.

 


Polyethyleenglycol (PEG) is een polymeer, opgebouwd uit eenheden van ethyleenglycol. Dit polymeer is hydrofiel en heeft de neiging om watermoleculen om zich heen te verzamelen. Hierdoor neemt de schijnbare afmeting van het molecuul toe. De watermoleculen vormen als het ware een barrière voor andere moleculen (bv. proteasen) om de eiwitketen te bereiken.1 2 De figuren bevatten schematische weergaven van respectievelijk gepegyleerd interferon alfa-2a en alfa-2b.

 


Als polyethyleenglycol aan een therapeutisch eiwit wordt gekoppeld, dan kunnen diverse effecten optreden (zie onderstaand kader en ook tabel 2).

  • De toegenomen molecuulgrootte creëert langere verblijftijden in het lichaam door vermindering van glomerulaire renale klaring, door het ontwijken van andere klaringsmechanismen, zoals de cellulaire klaring en door het verhogen van de weerstand tegen proteolytische afbraak.
  • Verminderen van immuunreacties, onder meer doordat pegyleren antigene determinanten kan maskeren. Veel recombinantproducten hebben wel een identieke aminozuurvolgorde als het humane equivalent, maar verschillen hier toch van doordat ze zijn geproduceerd met recombinanttechnieken met behulp van andere organismen die een iets andere aankleding geven met suikerstaarten. Dit kan aanleiding geven tot een verhoogde antigeniciteit.
  • Verhogen van de 'farmaceutische' stabiliteit van eiwitten met betrekking tot gevoeligheid voor warmte en mechanische stress.
  • Verhogen van de oplosbaarheid van slecht oplosbare eiwitten.
  • Veranderen van de biologische werkzaamheid van het therapeutische eiwit in het lichaam van de patiënt. Het kan zijn dat het polymeer de actieve centra van het eiwit volledig blokkeert, of juist de delen van het eiwit die toxische reacties geven afschermt.
  • Veranderen van het absorptiemechanisme en de absorptiekinetiek. Voor gepegyleerde kleinere eiwitten verloopt de absorptie na subcutane toediening voornamelijk via de lymfatische route. Hierdoor wordt de tijd tussen injectie van het gepegyleerde eiwit en het bereiken van de bloedstroom verlengd ten opzichte van de niet-gepegyleerde vormen van kleinere eiwitten, waarbij een directe overgang vanuit de injectieplaats naar het bloed nog wel tot de mogelijkheden behoort.         

   
Al deze effecten hangen af van de omvang en structuur van het polyethyleenglycol en de lokalisatie van de eiwit-polyethyleenglycolbinding. Polyethyleenglycol is beschikbaar in verschillende molecuulgewichten en het polymeer kan lineair of vertakt zijn. Daarnaast kan de koppelingsstrategie van het polyethyleenglycol aan het eiwit sterk variëren. Pegyleren kan ook worden gezien als een variatie op het normale biologische proces van 'coating'.

 


In de jaren tachtig werden de eerste polyethyleenglycol-eiwitverbindingen ofwel conjugaten ontwikkeld. De koppeling van het polyethyleenglycol vond veelal plaats via primaire aminen in de aminozuurketen, dus ofwel aan de lysine-eenheden in het eiwit dan wel aan de terminale primaire aminogroep (van het eindstandige aminozuur). Het was daarbij niet goed mogelijk om het pegyleringsproces te sturen. Er ontstonden complexe mengsels waarbij ook dwarsverbindingen tussen verschillende eiwitmoleculen konden optreden.3.
Pegademase, een gepegyleerde vorm van het enzym adenosine deaminase, en pegaspargase, een gepegyleerde vorm van asparaginase, waren de eerste polyethyleenglycol-eiwitcomplexen die door de Amerikaanse registratieautoriteit Food and Drug Administration (FDA) werden toegelaten, respectievelijk voor de behandeling van ernstige gecombineerde immunodeficiëntie ('severe combined immunodeficiency' ofwel SCID) en acute lymfatische leukemie. Deze eerste generatie polyethyleenglycol-eiwitten zijn overigens niet in Nederland geregistreerd.
Voor het koppelen van polyethyleenglycol aan eiwitten zijn de laatste jaren nieuwe technieken ontwikkeld. Doel is om de reactie te laten plaatsvinden op een van te voren vastgestelde plek op het eiwitmolecuul, namelijk daar waar geen vermindering van activiteit is te verwachten, bijvoorbeeld aan een geselecteerde SH-groep of aan de primaire aminogroep van het eindstandige aminozuur. Bij het ontwikkelen van de koppelingsstrategie moet de leidende gedachte zijn dat de therapeutisch belangrijke functies van het eiwit, bijvoorbeeld receptorinteracties, niet worden aangetast.3

 


Stofnaam Merknaam®  indicatie
pegfilgrastim Neulasta verminderen van de duur van de neutropenie en de incidentie van febriele neutropenie 
peginterferon alfa-2a Pegasys hepatitis C, hepatitis C bij klinisch stabiele HIV-patiënten, hepatitis B (zowel HbeAg-positieve als HBeAg-negatieve)
peginterferon alfa-2b PegIntron hepatitis C 
pegvisomant Somavert acromegalie (weesgeneesmiddel)

* Peginterferon alfa-2a is in klinisch onderzoek bij patiënten met kanker. Voor deze indicatie is het echter nog niet geregistreerd. Peginterferon alfa-2a en alfa-2b zijn voor de behandeling van hepatitis C geregistreerd in combinatie met ribavirine. Peginterferon alfa-2b is voorts in klinisch onderzoek bij patiënten met hepatitis B, kanker, multiple sclerose, HIV. Voor deze indicaties is het nog niet geregistreerd.

Figuur 1. Schematische voorstelling van de werking van de bloedstolling. Gezien de centrale positie van factor Xa en factor IIa, zijn deze factoren de specifieke aangrijpingspunten van de nieuwe anticoagulantia, resp. pentasacchariden en (xi)melagatran. Figuur 1. Schematische voorstelling van de werking van de bloedstolling. Gezien de centrale positie van factor Xa en factor IIa, zijn deze factoren de specifieke aangrijpingspunten van de nieuwe anticoagulantia, resp. pentasacchariden en (xi)melagatran.

Figuur 1. Schematische ('artistieke') weergave gepegyleerd interferon alfa-2a
In het midden is interferon alfa-2a weergegeven in de vorm van een schild. Met het rondje wordt de koppeling van het polyethyleenglycol-molecuul aan het interferon aangegeven. De vertakte structuur is het grote (40 KD) polyethyleenglycol-molecuul.

 


De lijst met geregistreerde gepegyleerde eiwitten is nog kort. In tabel 1 staan de thans in Nederland geregistreerde middelen. Pegvisomant zal vanwege het relatief geringe gebruik niet verder worden besproken.4
De belangrijkste representanten van de polyethyleenglycol-eiwitten zijn de gepegyleerde interferonen alfa-2a en alfa-2b. In tabel 2 staat een aantal farmacokinetische parameters van deze middelen weergegeven en worden ze vergeleken met de traditionele niet-gepegyleerde versies van deze producten.


Farmacokinetische parameter interferon 
alfa-2a
interferon 
alfa-2b
peginterferon 
alfa-2a
peginterferon
alfa-2b
Distributievolume (L/kg) 31-73 1,4 6-14 0,99
Klaring 180 ml/kg/u 231 ml/kg/u 94 ml/u 22 ml/kg/u
Absorptie halveringstijd (u) 2,3 2,3 50 4,6
Gemiddelde uitscheidingshalveringstijd (u) 5,1 8,1 85 40
Tmax (u) voor subcutane doses 3-8 3-8 72-96 15-44
Piek-dal ratio oneindig oneindig 1,5-2,0 >10

Peginterferon alfa-2a.  Gepegyleerd interferon alfa-2a is een conjugaat bestaande uit het interferon alfa-2a en een vertakte vorm van monomethoxy-polyethyleenglycol. De koppelingsplaats is de primaire aminogroep van één van vier lysine-eenheden. Vergeleken met gepegyleerd interferon alfa-2b is het polyethyleenglycolmolecuul veel groter. Daardoor is renale klaring geminimaliseerd en is de leverklaring de belangrijkste eliminatieroute geworden. De uitscheidingshalveringstijd loopt op van circa 5 uur voor de niet-gepegyleerde vorm, tot circa 85 uur voor de gepegyleerde vorm. De in-vitro-activiteit ten opzichte van het niet-gepegyleerde molecuul is 7%.5 Peginterferon alfa-2a is in combinatie met ribavirine geregistreerd voor de behandeling van volwassenen met chronische hepatitis C. In klinisch onderzoek blijkt dat de geregistreerde doseringen van interferon alfa-2a (driemaal per week) en gepegyleerd interferon alfa-2a (eenmaal per week) in combinatie met ribavirine over een periode van 48 weken een vergelijkbaar spectrum aan bijwerkingen geven.5 6 Voorts blijkt dat de gepegyleerde vorm interferon alfa-2a een verdubbeling geeft van de virologische respons (24 weken na het beëindigen van de behandeling) ten opzichte van de niet-gepegyleerde vorm (39 vs. 19%).7 Ondanks de geringere in-vitro-activiteit heeft peginterferon alfa-2a, evenals peginterferon alfa-2b, een sterker effect omdat het langer in het bloed verblijft door de grotere uitscheidingshalveringstijd. Het is niet aangetoond dat de werkzaamheid ook op de langere termijn gehandhaafd blijft. Het gepegyleerde interferon alfa-2a is in opgeloste vorm voor injectie beschikbaar.

Peginterferon alfa-2b.6 8 Gepegyleerd interferon alfa-2b is een conjugaat van interferon alfa-2b en lineair monomethoxy-polyethyleenglycol. Het monomethoxy-polyethyleenglycol zit voor ongeveer 50% aan histidine vast. Ook lysinen en de primaire aminogroep van het terminale aminozuur zijn hierbij betrokken. Deze esterbinding tussen eiwit en polyethyleenglycol kan in vivo hydrolyseren en dan het niet-gepegyleerde interferon alfa-2b opleveren. De eliminatie is trager dan van het niet-gepegyleerde interferon alfa-2b (zie tabel 2). De antivirale activiteit van het polyethyleenglycol interferon alfa-2b in vitro is 28% vergeleken met interferon alfa-2b.5

Gepegyleerd interferon alfa-2a is een conjugaat bestaande uit het interferon alfa-2a en een vertakte vorm van monomethoxy-polyethyleenglycol. De koppelingsplaats is de primaire aminogroep van één van vier lysine-eenheden. Vergeleken met gepegyleerd interferon alfa-2b is het polyethyleenglycolmolecuul veel groter. Daardoor is renale klaring geminimaliseerd en is de leverklaring de belangrijkste eliminatieroute geworden. De uitscheidingshalveringstijd loopt op van circa 5 uur voor de niet-gepegyleerde vorm, tot circa 85 uur voor de gepegyleerde vorm. De in-vitro-activiteit ten opzichte van het niet-gepegyleerde molecuul is 7%.5 Peginterferon alfa-2a is in combinatie met ribavirine geregistreerd voor de behandeling van volwassenen met chronische hepatitis C. In klinisch onderzoek blijkt dat de geregistreerde doseringen van interferon alfa-2a (driemaal per week) en gepegyleerd interferon alfa-2a (eenmaal per week) in combinatie met ribavirine over een periode van 48 weken een vergelijkbaar spectrum aan bijwerkingen geven.5 6 Voorts blijkt dat de gepegyleerde vorm interferon alfa-2a een verdubbeling geeft van de virologische respons (24 weken na het beëindigen van de behandeling) ten opzichte van de niet-gepegyleerde vorm (39 vs. 19%).7 Ondanks de geringere in-vitro-activiteit heeft peginterferon alfa-2a, evenals peginterferon alfa-2b, een sterker effect omdat het langer in het bloed verblijft door de grotere uitscheidingshalveringstijd. Het is niet aangetoond dat de werkzaamheid ook op de langere termijn gehandhaafd blijft. Het gepegyleerde interferon alfa-2a is in opgeloste vorm voor injectie beschikbaar.

Peginterferon alfa-2b.
6 8 Gepegyleerd interferon alfa-2b is een conjugaat van interferon alfa-2b en lineair monomethoxy-polyethyleenglycol. Het monomethoxy-polyethyleenglycol zit voor ongeveer 50% aan histidine vast. Ook lysinen en de primaire aminogroep van het terminale aminozuur zijn hierbij betrokken. Deze esterbinding tussen eiwit en polyethyleenglycol kan in vivo hydrolyseren en dan het niet-gepegyleerde interferon alfa-2b opleveren. De eliminatie is trager dan van het niet-gepegyleerde interferon alfa-2b (zie tabel 2). De antivirale activiteit van het polyethyleenglycol interferon alfa-2b in vitro is 28% vergeleken met interferon alfa-2b.5

Figuur 2. Schematische weergave gepegyleerd interferon alfa-2b
Links is interferon alfa-2b weergegeven in de vorm van enkele gekrulde ('pijpenkrullen') moleculen. Met de rondjes wordt de koppeling van het polyethyleenglycol-molecuul aan het interferon aangegeven. Het grote kralensnoer rechts stelt het polyethyleenglycol-molecuul voor.

Peginterferon alfa-2b is in combinatie met ribavirine geregistreerd voor de behandeling van volwassenen met chronische hepatitis C. Ribavirine is een synthetisch analogon van guanosine dat de virale nucleïnezuursynthese remt. Er is een aantal klinische onderzoeken uitgevoerd bij patiënten met hepatitis C, die in een overzichtsartikel worden besproken.5 In deze onderzoeken wordt eenmaal per week polyethyleenglycol-interferon alfa-2b toegediend. De bijwerkingen en farmacodynamiek worden vergeleken met die waarbij driemaal per week niet-gepegyleerd interferon alfa-2b wordt toegediend. Onder de gekozen onderzoekscondities, zoals dosis, frequentie van toediening en periode van volgen van het therapeutisch effect, heeft het gepegyleerde interferon alfa-2b in het algemeen juist een sterker antihepatitis C-effect dan de niet-gepegyleerde vorm. Bij toediening van gepegyleerd interferon alfa-2b worden bij circa 25% van de patiënten langdurige virusvrije perioden gerapporteerd, terwijl dit bij de niet-gepegyleerde vorm 12% bedraagt.9 Ondanks de geringere in-vitro-activiteit heeft peginterferon alfa-2b een sterker effect omdat het langer in het bloed verblijft door de grotere uitscheidingshalveringstijd. Het is overigens niet aangetoond dat de werkzaamheid ook op de langere termijn gehandhaafd blijft. Vanwege het risico van resistentieontwikkeling zou de werkzaamheid namelijk kunnen afnemen.
Beide preparaten worden subcutaan toegediend. Gepegyleerd interferon alfa-2b kan worden toegediend met een tweekamer-injectiespuit voor eenmalig gebruik, waarbij het gevriesdroogde poeder en de reconstitutievloeistof in twee gescheiden kamers aanwezig zijn. Reconstitutie vindt vlak voor de injectie plaats.

Combinatie met ribavirine.  Ribavirine is een nucleoside-analoog. Het wordt oraal gedoseerd. Als monotherapie voor de behandeling van hepatitis C is ribavirine nauwelijks effectief. Het wordt uitsluitend in combinatie met interferon alfa-preparaten gebruikt. Uit onderzoek blijkt dat er een duidelijk synergistisch antiviraal effect is bij gebruik van de combinatie zowel met gepegyleerd interferon alfa-2b10 als met gepegyleerd interferon alfa-2a11. Tussen de 50-60% van de patiënten was 24 weken na beëindiging van de combinatietherapie virusvrij.

Een gepegyleerd systeem dat niet op therapeutische eiwitten is gebaseerd.
Liposomen zijn kleine, holle, bolvormige structuren opgebouwd uit (fosfo)lipide-bilagen ofwel dubbellagen, waarvan de structuur overeenkomt met die van een elementaire celmembraan. Cytostatica of andere geneesmiddelen kunnen in liposomen worden ingebouwd. Deze worden intraveneus toegediend. Afhankelijk van hun samenstelling circuleren liposomen gedurende kortere of langere tijd in het bloed. Om een zekere ophoping in tumorweefsel te verkrijgen, is een bloedcirculatietijd van zo'n 24 uur gewenst. Maar macrofagen herkennen uit fosfolipidebilagen opgebouwde liposomen gemakkelijk en fagocyteren ze. De circulatietijd is dus te kort. Om de circulatietijd te verlengen, dienen de macrofagen de liposomen niet meer zo gemakkelijk te herkennen. Dat gebeurt door de liposomale bilaag te pegyleren. Aan de fosfolipiden worden polyethyleenglycolstaarten gekoppeld. Macrofagen herkennen de liposomen daardoor veel minder goed (zogenoemd 'stealth' effect). Daardoor kan ten opzichte van gezonde weefsels selectieve opname van deze liposomen in de tumor plaatsvinden. Dit geeft therapeutisch voordeel voor een beperkt aantal oncologische indicaties, zoals bij doxorubicine bevattende liposomen die in Nederland onder de naam CaelyxÒ verkrijgbaar zijn.12

Gepegyleerd G-CSF (pegfilgrastim).  Gepegyleerd granulocyt koloniestimulerende factor (G-CSF) is een conjugaat van G-CSF en monomethoxy-polyethyleenglycol. De biologische eigenschappen van pegfilgrastim zijn vergelijkbaar met die van G-CSF ofwel filgrastim: het stimuleert de proliferatie, differentiatie en activering van neutrofiele granulocyten. Het middel is geïndiceerd voor het verminderen van de duur van neutropenie en de incidentie van febriele neutropenie. Toediening dient te geschieden circa 24 uur na de cytotoxische chemotherapie.  De renale klaring van pegfilgrastim is sterk verminderd ten opzichte van filgrastim. De klaring van pegfilgrastim is afhankelijk van de concentratie aan neutrofielen en dus afhankelijk van de ernst van de neutropenie.13 Dit levert ruwweg een vertienvoudiging van de uitscheidingshalveringstijd op: in plaats van ongeveer 3,5 uur voor filgrastim worden bij pegfilgrastim waarden van circa 40 uur gemeld.13 Er kan worden volstaan met één subcutane injectie toegediend circa 24 uur na een chemotherapiecyclus in plaats van een dagelijkse injectie zoals met filgrastim.14  De bijwerkingen en de effectiviteit van filgrastim en pegfilgrastim verschillen niet.15 De standaarddosering is 6 mg in voorgevulde spuiten voor subcutane toediening.

 


Pegyleren van therapeutische eiwitten werd voor het eerst beschreven rond 1980. De eerste producten waren pegademase en pegasparaginase, producten met een klein indicatiegebied die niet in Nederland zijn geregistreerd. Pas rond 2000 kwamen met de introductie van de polyethyleenglycol-interferon alfaproducten de eerste 'blockbusters'. Er was dus een flink aantal jaren verlopen voordat het pegyleren echt therapeutisch doorbrak. De redenen daarvoor zijn niet eenvoudig aan te geven. De kosten van de technologie spelen zeker een rol. Het produceren van therapeutische eiwitten op zich is duur en daarna moet er nog een kostbaar (en niet al te efficiënt) koppelings- en zuiveringsproces volgen om de producten succesvol te pegyleren. Men moet beseffen dat pegyleren een chemische modificatie van het product inhoudt, waardoor de registratieautoriteiten een uitgebreider en langduriger (klinisch) ontwikkelingstraject vereisen met alle daarmee gepaard gaande kosten, dan voor andere vormen van gereguleerde afgiftesystemen waarin het ingepakte eiwit niet is gemodificeerd.
    
Van een aantal gepegyleerde eiwitten werd de ontwikkeling gestopt op basis van klinische onderzoeksresultaten. Een sprekend voorbeeld is het probleem rond de aan polyethyleenglycol gekoppelde recombinant humaan megakaryocyten groei- en ontwikkelingsfactor (MGDF). Het actieve eiwitdeel (een vertakt trombopoietinemolecuul (TPO)) heeft een korte uitscheidingshalveringstijd en werkt daarom niet in vivo. Om de halveringstijd te verlengen werd polyethyleenglycol aan het eiwit gekoppeld. Dit conjugaat gaf in klinische onderzoeken bij vrijwilligers en patiënten onverwacht trombocytopenie. De oorzaak bleek de vorming van auto-antilichamen te zijn die kruisreageerden met endogeen TPO en daarmee het effect van TPO neutraliseerden. Deze effecten traden op ondanks de aanwezigheid van het gekoppelde polyethyleenglycol-molecuul.16 Ook het 'TNF-binding protein pegylated dimer' bleek in klinische onderzoeken bij patiënten met reumatoïde artritis een te grote antilichaamrespons op te leveren, waardoor de uitscheidingshalveringstijd bij herhaalde toediening afnam. De ontwikkeling van dit product werd stopgezet.17
    
In veel gevallen neemt de intrinsieke activiteit van het eiwit na pegyleren af, soms zelfs dramatisch. Het handhaven, of liever nog verbeteren, van de therapeutische werking van een eiwit door pegyleren hangt dan sterk af van de farmacokinetische voordelen die het pegyleren biedt. Niet altijd is de balans van het effect op de klaring en de intrinsieke activiteit positief. In de loop van de jaren zijn er vele koppelingstechnologieën bijgekomen en met name die waarbij het polyethyleenglycol selectief aan bepaalde plekken op het eiwit kon worden gekoppeld, worden steeds waardevoller. Soms moet daarvoor de aminozuursequentie in geringe mate worden aangepast.
    
Kunnen we binnen afzienbare tijd nieuwe gepegyleerde farmaceutische eiwitten verwachten? Dat hangt bijvoorbeeld van de molecuulgrootte af. IgG-moleculen hebben een hoog molecuulgewicht en uitscheidingshalveringstijden van dagen. Pegyleren is dan niet aan de orde. Echter, kleinere fragmenten ('Fab'-fragmenten of zogenoemde 'single chain' antilichamen) van deze monoklonale antilichamen zijn nu in onderzoek. Hierbij zijn alleen de antigeenbindingsplaatsen nodig en de rest van het IgG-molecuul wordt als ongewenst beschouwd. De halveringstijd is dan echter ook veel korter en pegyleren moet dit ongewenste effect op het farmacokinetisch gedrag neutraliseren. Een gepegyleerd humaan Fab-fragment tegen tumornecrosefactor D (TNF-D) voor de behandeling van reumatoïde artritis en de ziekte van Crohn is in fase III-klinisch onderzoek. Voorts wordt ook gekeken naar therapeutische eiwitten die in het verleden vanwege farmacokinetische problemen zijn verworpen. Deze krijgen door pegyleren een tweede kans.
    
Buiten het terrein van de farmaceutische eiwitten wordt ook gewerkt aan polyethyleenglycol-conjugaten. Het slecht in wateroplosbare cytostaticum camptothecin wordt gekoppeld aan polyethyleenglycol. Er ontstaat dan een goed in wateroplosbare 'prodrug' met een lange halveringstijd in het bloed en de mogelijkheid tot ophoping in tumorweefsel. De koppelingstechnologie wordt zo gekozen dat het actieve camptothecin dan langzaam vrijkomt.18
Al met al kan men stellen dat het pegyleren van therapeutische eiwitten in een aantal gevallen therapeutisch voordeel oplevert, vooral daar waar het patiëntvriendelijkheid betreft. Er zullen in de toekomst zeker nog meer gevallen komen waarbij pegyleren uitkomst biedt. Met andere woorden, pegyleren is niet meer weg te denken uit onze farmaceutische gereedschapskist.
     Geconcludeerd kan worden dat het pegyleren van therapeutische eiwitten soms therapeutische voordelen geeft, men met een lagere dosering van het geneesmiddel kan volstaan, er soms nieuwe bijwerkingen ontstaan, maar dat de kosten (helaas) nooit lager zullen worden.

Stofnaam Merknamen®
doxorubicine in liposomen Caelyx
pegfilgrastim Neulasta
peginterferon alfa Pegasys (2a), PegIntron (2b)
pegvisomant Somavert
ribavirine Copegus, Rebetrol, Virazole

 



  1. Veronese FM, Harris JM. Peptide and protein pegylation II - clinical evaluation. Adv Drug Deliv Rev 2003; 55: 1259-1260.
  2. Veronese FM, Harris JM. Introduction and overview of peptide and protein pegylation. Adv Drug Deliv Rev 2002; 54: 453-456.
  3. Harris JM, Chess RB. Effect of pegylation on pharmaceuticals. Nat Rev Drug Discov 2003; 2: 214-221.
  4. CFH-rapport pegvisomant (Somavert®).
  5. Glue P, Fang JW, Rouzier-Panis R, Raffanel C, Sabo R, Gupta SK, et al. Pegylated interferon-alpha2b: pharmacokinetics, pharmacodynamics, safety, and preliminary efficacy data. Hepatitis C Intervention Therapy Group. Clin Pharmacol Ther 2000; 68: 556-567.
  6. Luxon BA, Grace M, Brassard D, Bordens R. Pegylated interferons for the treatment of chronic hepatitis C infection. Clin Ther 2002; 24: 1363-1383.
  7. Lindsay KL, Trepo C, Heintges T, Shiffman ML, Gordon SC, Hoefs JC, et al. A randomized, double-blind trial comparing pegylated interferon alfa-2b to interferon alfa-2b as initial treatment for chronic hepatitis C. Hepatology 2001; 34: 395-403.
  8. Ferenci P. Peginterferon alfa-2a (40 KD) (Pegasys®) for the treatment of patients with chronic hepatitis C. Int J Clin Pract 2003; 57: 610-615.
  9. Zeuzem S, Feinman SV, Rasenack J, Heathcote EJ, Lai MY, O'Grady J, et al. Peginterferon alfa-2a in patients with chronic hepatitis C. N Engl J Med 2000; 343: 1666-1672.
  10. Glue P, Rouzier-Panis R, Raffanel R, Sabo R, Gupta SK, Salfi M, et al. A dose-ranging study of pegylated interferon alfa-2b and ribavirin in chronic hepatitis C. Hepatology 2000; 32: 647-653.
  11. Fried MW, Shiffman ML, Reddy KR, Smith C, Marinos G, Goncales FL, et al. Peginterferon alfa-2a plus ribavirin for chronic hepatitis C virus infection. N Engl J Med 2002; 347: 975-982.
  12. Molineux G. The design and development of pegfilgrastim (PEG-rmetHuG-CSF, NeulastaÒ ). Curr Pharm Des 2004; 10: 1235-1244.
  13. Green MD, Koelbl H, Baselga J, Galid A, Guillem V, Gascon P, et al. A randomized double-blind multicenter phase III study of fixed-dose single-administration pegfligrastim versus daily filgrastim in patients receiving myelosuppressive chemotherapy. Ann Oncol 2003; 14: 29-35.
  14. CFH-rapport pegfilgrastim (Neulasta®).
  15. Storm G, Crommelin DJA. Liposomes: quo vadis? Pharmaceutical Science & Technology Today 1998; 1: 19-31.
  16. Li J, Yang C, Xia Y, Bertino A, Glaspy J, Roberts M, et al. Thrombocytopenia caused by the development of antibodies to thrombopoietin. Blood 2001; 98: 3241-3248.
  17. Moreland LW, McCabe DP, Caldwell JR, Sack M, Weisman M, Henry G, et al. Phase I/II trial of recombinant methionyl human tumor necrosis factor binding protein PEGylated dimer in patients with active refractory rheumatoid arthritis. J Rheumatol 2000; 27: 601-609.
  18. Enzon. 

Auteurs

  • prof. dr D.J.A. Crommelin