predavanje IV godina biotehnoloski lekovi2 (1).pdf

1 2006 SPI USA, Inc.

Biotehnologija - biotehnoloki lekovi / biofarmaceutici

(eng. biopharmaceuticals)Doc. dr Sneana Savi

2006 SPI USA, Inc.

ta je biotehnologija? Termin se odnosi na bilo koju tehniku koja koristi ive

organizme (npr. mikroorganizme) u proizvodnji ili modifikaciji proizvoda.

Klasian primer proteinski lekovi dobijeni rekombinantnom - rDNK tehnologijom

Meutim, biotehnologija danas ukljuuje primenu kultura tkiva, ivih elija, elijskih enzima, da bi se dobio definisani proizvod

Na prvom mestu tehnologija rekombinantne DNK i tehnologija monoklonskih antitela u razvoju novih dijagnostikih sredstava i lekova


Prvi primeri biotehnolokih lekova bili su jednostavni proteini "replacement therapy

Tranzicija ka molekularnoj medicini i otkrivanje npr. veeg broja gena koji su povezani sa malignim oboljenjima(otkriveni su i klonirani neki kancer-determiniui geni) biotehnoloki lekovi kao zamena za hemoterapiju

Trenutno ispitivanja na vie od 100 potencijalno terapijskih gena su u toku, sprovode se klinika ispitivanja na konjugatima molekula dobijenih genetskim inenjeringom specifino toksini za elije neoplazmi

Prvi rekombinantni protein bio je humani insulin uveden 1982. godine

Razvoj biotehnologije...

2006 SPI USA, Inc.

Razvoj biotehnologije... Kasnih 90-tih vie od 350 biotehnolokih lekova bilo je u

razliitim fazama razvoja u vie od 140 farmaceutskih i biotehnolokih kompanija

Predvialo se da pacijenti sa hemofilijom, ozbiljnim sepsama, ulcerima koe, reumatoidnim artritisom, i brojnim kancerima mogu imati koristi u nastupajuim godinama, kada lekovi koji prou klinika ispitivanja dobiju dozvolu za putanje u promet

Neki od ovih lekova ve su na tritu (Refacto za hemofiliju, Fuzeon za terapiju HIV-a, Kineret za hemoterapiju, Xigris za teke sepse...)


FDA definicija biotehnolokog proizvoda

Bilo koji virus, terapijski serum, toksin, antitoksin, ili analogni proizvod koji se moe primeniti u prevenciji, tretmanu ili leenju bolesti ili povreda kod ljudi.

2006 SPI USA, Inc.

Biofarmaceutici(izvor: Medical Biotechnology, Elsevier, 2009.)

Jedan od najoiglednijih (i najprofitabilnijih!) doprinosa biotehnologije = lekovi za iju se proizvodnju koriste biotehnoloki postupci

Vie od 1/3 lekova koji se trenutno razvijaju su biofarmaceutici

BIOFARMACEUTIK je PROTEIN ili NUKLEINSKA KISELINA, koji se koriste kao lek, a proizvode ih ivi organizmi

MONOKLONSKA ANTITELA, REKOMBINANTNI PROTEINI ILI OLIGONUKLEOTIDI (VAKCINE), SEKVENCE NUKLEOTIDA I VEKTORI (GENSKA TERAPIJA), KAO I VELIKI BROJ REKOMBINANTNIH PROTEINA KOJI SE KORISTE KAO LEKOVI...


Biofarmaceutici

Biofarmaceutici se takoe definiu i kao modifikatori biolokog odgovora (engl. biologicalresponse modifiers ili biologics); definiu se kao prirodne supstance (identine kao humane), koje modifikuju normalan (esto imuni) odgovor...

Veliki broj utie na autoimuna oboljenja (reumatoidni artritis, psorijaza, Kronova bolest...)

Veina onih koji se razvijaju imaju za metu razliite forme kancera

2006 SPI USA, Inc.

Biofarmaceutici

Primer biofarmaceutika koji je efikasan u tretmanu kancera dojke trastuzumab(Herceptin), monoklonsko antitelo protiv Her2 receptora za tirozin kinazu, koji je pre-eksponiran u oko 1/3 tumora dojke.

Biofarmaceutici postaju standardni oblik terapije, to ima znaajne implikacije po proizvoae, dizajn i ispitivanje ovih supstanci...


Biofarmaceutici i genska terapija

Biofarmaceutici prve generacije su uglavnom kopije endogenih proteina ili antitela, proizvedeni rekombinantnom DNK tehnologijom

Biofarmaceutici druge generacije su inenjeringom poboljani proteini ili antitela na nivou fiziko-hemijskih karakteristika

PRIMENE:- Terapijska monoklonska antitela- Rekombinantni hormoniGENSKA TERAPIJA: podrazumeva genetsku modifikaciju

elija u cilju spreavanja, ublaavanja ili leenja oboljenja

2006 SPI USA, Inc.

Potencijalna primena genske terapije: Radikalno leenje monogenih bolesti (cistina

fibroza, hemoglobinopatija). Poboljanje bolesti sa ili bez genetskih

komponenti, ukljuujui mnoge maligne, neurodegenerativne i infektivne bolesti.


PregledBiotehnoloki lekovi

Proteinski ili ugljeno-hidratniproizvodi

Ekstrahovani iz ivih organizama

Kompleksne strukture Slabije definisane fiziko-

hemijske karakteristike: makromolekuli (> 500 kD) Tercijarna struktura Mesto, obim i tip PEGilovanja,

proteinilacije, glikolizacije Osetljivi na toplotu i

mehaniki stres

Konvencionalni lekovi

sintetski, organska jedinjenja

Definisani su struktura i fizikohemijskekarakteristike

Hemijska sinteza mikromolekule

stabilni

2006 SPI USA, Inc.

Sintetski lekovi

Primeri Acetaminofen Ibuprofen Naproxen Na Prozac


Struktura

Jednostavna 3-dimenzionalna struktura koja ih ini visoko stabilnim jedinjenjima Samo drastine promene u okruenju mogu

da dovedu do trajnog oteenja ovih molekula

Prisustvo jakih kiselina ili baza Visoke temperature

2006 SPI USA, Inc.

Karakteristike

Laki za rukovanje, a pacijentima se primenjuju u razliitim farmaceutskim oblicima (najee konvencionalnim) tablete injekcije supozitorije...


Tradicionalni lekovi lekovite supstance: razvoj zahteva dugotrajan vremenski period za pretragu velikog broja slinih jedinjenja da bi se odredile njihove interakcije i mesta vezivanja in vivo.

Biotehnoloki lekovi su proteini koji su identini ili slini prirodnim biolokim supstancama prisutnim u ljudskom organizmu.

2006 SPI USA, Inc.

Primeri

Antitela Interleukini Vakcine Enzimi Hormoni

Human Growth Hormone


Nestabilna struktura proteina

Veina lekova dobijenih biotehnolokim metodama su proteini koji su veoma osteljivi na promene u njihovom (in vitro i in vivo) okruenju.

Njihova struktura zavisi od razliitih i slabih interakcija izmeu aminokiselina. Ove reakcije se odigravaju unutar veoma

uzanog opsega ambijentalnih uslova koji su slini onim uslovima koji vladaju u humanom organizmu

2006 SPI USA, Inc.

Nestabilna struktura proteina

Relativno male promene mogu da otete strukturu Temperatura Koncentracija soli pH

Na ovaj nain funkcija proteina je potpuno ili delom "neutralisana

10

2006 SPI USA, Inc.

Proteinska struktura

Proteini Polipeptidi kovalentno povezane

aminokiseline (AK) Polipeptidi sa manje od 40/100 AK zovu

se peptidi Polipeptidi sa vie od 40/100 AK su

proteini Funkcija/terapijska efikasnost proteina

odreena je njihovom ne-kovalentnom 3D strukturom

2006 SPI USA, Inc.


Primarna struktura odgovara "linearnomnizu sekvenci aminokiselina (AK)

11

2006 SPI USA, Inc.


Sekundarna struktura je ureena struktura kreirana vodoninim povezivanjem (uglavnom unutar peptidnog niza). Kod proteina su

najee zastupljeni sekundarni strukturni elementi. alfa () heliks beta () lanac (ponekad

oznaen i kao betanaborana ploa)

2006 SPI USA, Inc.


Tercijarna strukturanastaje umotavanjem jednog polipeptidnoglanca Vodea sila je interakcija

hidrofobnih i hidrofilnihgrupa.

Vodonino povezivanje ukljuuje grupe i iz peptidnog niza kime i iz bonih lanaca i vano je u stabilizaciji tercijarne strukture.

12

2006 SPI USA, Inc.


Kvaternerna strukturaukljuuje asociranje dva ili vie polipeptidnih lanaca u strukturu koja se sastoji iz vie pod-jedinica. Ne ispoljavaju svi

proteini kvaternernustrukturu.

2006 SPI USA, Inc.


Laktatdehidrogenaza: smea /

Imunoglobulin: preklopljen:

Hemoglobin B lanac:

13

2006 SPI USA, Inc.

Terapijski proteini

Insulin (dijabetes)

Interferon (relapsna MS)

Interferon (granulomi)

TPA (srani napad)

2006 SPI USA, Inc.

"Problemi " sa proteinima -izvod

Velike i nestabilne molekule Struktura se odrava slabim ne-

kovalentnim silama Veoma osetljivi, ak i pri veoma blagim

uslovima Lako se unitavaju/eliminiu i u organizmu Teko ih je dobiti/proizvesti u velikim

koliinama!!!

14

2006 SPI USA, Inc.

Razvoj skup, proizvodnja skupa

Razvoj skup, proizvodnja jeftina

25% nivo uspenosti u fazama I-III klinikih ispitivanja

6% nivo uspenosti u fazama I-III klinikih ispitivanja

Ciljni molekuli su ogranieni na one van elije

Teorijski bilo koji ciljni molekul moe biti dostian

Imunogeni efekti moguiRetke imunoloke reakcije

Uglavnom predvidiv FK profilNepredvidiv farmakinetikiprofil

NekancerogeneMogue kancerogene supstance

Interakcije su retkeInterakcije sa drugim lekovimaSpecifino vezivanjeNespecifino vezivanje

2006 SPI USA, Inc.

2006 SPI USA, Inc.

Proteinski lekovi - danas

>200 FDA odobrenih proteinskih lekova (do jula 2006.), od preko 500 biotehnolokih proizvoda (rekombinantni i drugi proteini, monoklonska antitela, radioimunokonjugati, vakcine, enzimi i toksini, proizvodi krvi, kulture elija i tkiva...)

>30% su rekombinantni (rDNK) proteini

15

2006 SPI USA, Inc.

Prvih 10 biotehnolokih lekova rangiranih po zaradi od prodaje u SAD 2004

14%$739$839Gaucher diseaseGenzymeCerezyme

11%$849$942Infectious diseaseMedImmuneSynagis

33%$819$1,091Multiple sclerosisSeronoRebif-7%$126$1,175NeutropeniaAmgenNeupogen21%$1,168$1,417Multiple sclerosisBiogen-IDECAvonex39%$1,256$1,740NeutropeniaAmgenNeulasta46%$1,300$1,900ArthritisAmgenEmbrel

17%$1,982$2,326Non-Hodgkin lymphoma

Genentech and Biogen-IDEC

Rituxan60%$1,544$2,473AnemiaAmgenAranesp7%$2,435$2,601AnemiaAmgenEpogen

% CHANGE

2003 SALES ($M)

2004 SALES ($M)

DISEASECOMPANYDRUG

2006 SPI USA, Inc.

2006 SPI USA, Inc.

Biotehnoloki lekovi u klinikim ispitivanjima

2006 SPI USA, Inc.

16

2006 SPI USA, Inc.

Tehnike koje se koriste za proizvodnju biotehnolokih proizvoda

Brojne tehnike: Rekombinantna DNK tehnologija (rDNK) Tehnologija monoklonskih antitela (MAb) hibridoma

tehnologija PCR (polymerase chain reaction) Genska terapija Blokada nukleotida ili antisens nukleinske kiseline Peptidna tehnologija

2006 SPI USA, Inc.

Ph. Eur. 7.0

17

2006 SPI USA, Inc.

Ph. Eur. 7.0

2006 SPI USA, Inc.

Ph. Eur. 7.0

18

2006 SPI USA, Inc.

Koncepti u genetskom inenjeringuBitni termini ta to znai?MUTACIJE promene genetskog kodaMUTAGENEZA inenjering genetskog koda

TRANSFORMACIJA ubacivanje gena u bakterijuKONJUGACIJA drugi nain za ulazak gena u bakteriju

PLAZMIDI nosai za mutacijuBAKTERIOFAGE vektor kojim se DNK insertuje u neki organizam

REKOMBINACIJA kombinovanje gena sa genomskom DNKTRANSPOZICIJA obratno insertovanje gena

DNK REPLIKACIJA pravljenje kopije DNKDNK REPARACIJA nain prirodnog popravljanja/reparacije DNKRNK TRANSKRIPCIJA pravljenje jedne RNK kopije dela DNK

TRANSLACIJA sekvenca amino kiselina

bitni termini ta to znaigenotip DNK sekvencafenotip posledica DNK sekvence (merljivo)

2006 SPI USA, Inc.

Jednostavni proteini se mogu dobiti primenom odreenih sojeva bakterija.

Sloenije supstance dobijaju se iz elija sisara.

!!! Da bi se dobili proizvodi identini njihovim humanim ekvivalentima, odgovarajui humani geni moraju biti umetnuti insertovani u kulture elija.

19

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologija

Rekombinantna DNK tehnologija: Insertovanje ili modifikacija gena da bi se proizveo eljeni

protein Primena proteina/enzima oznaenih kao

RESTRIKCIONI ENZIMI omoguuje da se odreeni gen(i) iz humane DNK izoluje(u) i insertuju u male cirkularne ekstrahromozomalne bakterijske DNK (PLAZMIDI) na mesta koja su prethodno iseena istim enzimom.

Kada se insertuje u plazmid, gen se "lepi" primenom druge vrste enzima oznaenih kao DNK ligaza.

Restrikcioni enzimi i DNK ligaza su "makaze i lepak"rekombinantne tehnologije.

2006 SPI USA, Inc.


Jednom konstruisan, rekombinantniplazmid se isertuje u bakterijsku, eliju plesni ili animalnu eliju u procesu koji se oznaava kao TRANSFORMACIJA.

20

2006 SPI USA, Inc.Figure 9.1.1

2006 SPI USA, Inc.Figure 9.1.2

21

2006 SPI USA, Inc.

Tretiran restrikcionim enzimom

DNK od interesa

PLAZMID IZ BAKTERIJE

Meanje, krajevi sa komplementarnim

parovima baza, spajanje krajeva iseaka

2006 SPI USA, Inc.


Ove genetski izmenjene elije sadre:

Enzime koji su potrebni da obezbede uvijanje polipeptidnih lanaca i proizvodnju proteina

Genetske informacije za sintezu eljenog proizvoda

22

2006 SPI USA, Inc.

Raspored ovih baza na oba vlakna DNK ini specifini gen za specifinu osobinu

Tipini gen ima stotine baza ureenih u paru i nosi informaciju vanu za ouvanje elija i organizma i odravanje vrste

Da bi se stvorila nova elija ili novi organizam DNK mora biti u stanju da se duplira klonira

Takoe, ona preko mRNK prenosi informacijuza sintezu proteina iz 23 AK u eliji (mala fabrika za produkciju hiljade proteina)

Npr. E. coli je u stanju da proizvede oko 2000 proteina

2006 SPI USA, Inc.

Sposobnost da se selektivno hidrolizuje populacija DNK molekula sa brojnim endonukleazama uvela je tehniku udruivanja/spajanja dva razliita DNK molekula: rekombinantnu DNK (rDNK) tehnologiju

Ova tehnika koristi druge tehnike (replikacija, separacija, identifikacija) koje omoguuju proizvodnju velikih koliina preienih DNK fragmenata

Ove kombinovane tehnike (rDNK) mogu da dovedu do uklanjanja dela DNK iz kompleksne molekule

rDNK se priprema sa DNK fragmentima iz bakterija kombinovanih sa fragmentima humane DNK, ili virusne DNK se kombinuju sa fragmentima DNK drugih virusa...

Mogunost da se spoje dva razliita dela DNK na specifinim mestima unutar molekula postie se sa dva enzima, restrikciona endonukleaza i DNK ligaza

23

2006 SPI USA, Inc.

Sa rDNK tehnologijom mogu se koristiti nehumane elije (npr. E. Coli) za proizvodnju proteina identinih onim koje proizvodi humana elija

Ovaj proces omoguio je naunicima da proizvode molekule humanog porekla u velikim koliinama

Npr., priblino 50 hipofiza od kadavera potrebno je da bi se ektrakcijom dobila koliina hormona potrebna za jednogodinju terapiju samo jednog deteta pre uvoenja rDNK tehnologije u dobijanju humanog hormona rasta (hGH)

hGH i insulin bili su prvi rDNK proteini koji su dobili dozvolu za putanje u promet primena u terapijske svrhe

2006 SPI USA, Inc.


Rekombinantna DNK tehnologijaobuhvata procedure kojima se DNK razliitih vrsta mogu izolovati, isecati i spajati nove rekombinantne "molekule i potom multiplikovati u veoj koliini u populaciji mitotiki visoko-aktivnih elija (npr. bakterije, plesni).

24

2006 SPI USA, Inc.


Trenutno je relativno lako da se isee specifino mesto na DNK, proizvede veliki broj kopija, odredi sekvenca nukleotida, blago izmeni i potom transferuje nazad u eliju.

2006 SPI USA, Inc.


Rekombinantna DNK tehnologija je bazirana na brojnim vanim momentima:

Bakterija sadri ekstrahromozomalnemolekule DNK zvane plazmidi koji su krunog oblika.

25

2006 SPI USA, Inc.


Bakterija takoe proizvodi enzime zvani restrikcione endonukleaze koji isecaju DNK fragmente na specifinim mestima restrikcioni fragmenti.

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologijaRestrikcioni enzimi i plazmid

Postoji vie razliitih vrsta restrikcionihendonukleaza

Svaka iseca DNK na specifinom mestu mestu raspoznavanja

26

2006 SPI USA, Inc.


Restrikcioni enzimi i plazmid

Restrikcioni enzimi su primarno pronaeni u bakterijama i davana su im skraena imena bazirana na rodu i vrsti bakterija.

Jedan od prvih restrikcionih enzima bio je EcoRI izolovan iz Escherichia coli, vrste zvane RY13.

2006 SPI USA, Inc.

Digestija DNK sa EcoRI da bi se dobio kohezivni kraj

27

2006 SPI USA, Inc.

Dobijanje rDNK

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologijaplazmidi

Plazmidi su otkriveni u kasnim ezdesetim, i ubrzo je shvaeno da se mogu koristiti da "pojaaju " gen koji je specifino interesantan.

Plazmid koji je odgovoran za rezistencijuprema nekom antibiotiku (obino ampicilinu) ili tetraciklinu, koristi se kao VEKTOR.

28

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologija Gen od interesa koji poseduje rezistenciju

na ampicilin insertuje se u vektorski plazmid i novo-konstruisani plazmid se potom smeta u E. coli, koja je osetljiva na ampicilin.

Bakterija se potom zasejava na podlogu koja sadri ampicilin.

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologijaPlazmidi i rezistencija na antibiotik

Ampicilin obezbeuje selektivan pritisak, zbog toga to samo ona bakterija koja sadri plazmid moe da raste na ovoj podlozi.

One bakterije koje ne sadre plazmid sa insertovanim genom od interesa e uginuti.

29

2006 SPI USA, Inc.

Rekombinantna DNK tehnologijaPlazmidi i rezistencija na antibiotik

to due bakterija raste u podlozi sa ampicilinom, ona e due koristiti plazmidda bi opstala i kontinuirano e ga replicirati, zajedno sa genom od interesa, koji je prethodno insertovan u plazmid.

2006 SPI USA, Inc.

rDNKtehnologija

Izbor gena u plazmidu i

izbor antibiotika.

30

2006 SPI USA, Inc.

rDNK tehnologijaKloniranje humanog gena

Kada se jednom nae u bakteriji, plazmidkoji sadri cDNK se moe umnoavati u veliki broj replika.

2006 SPI USA, Inc.

rDNKtehnologija

31

2006 SPI USA, Inc.

Prednosti

Efikasnost i sigurnost Odreene molekulskim karakteristikama

terapijskog proteina Zbog njihove strukture, proteini imaju jak afinitet

za specifine "target" molekule Retko ulaze u nespecifine reakcije tako da su

interakcije sa drugim lekovima i neeljeni efekti manje prevalentni

Terapijski proteini se ne vezuju nespecifinoza receptore koji stimuliu rast i uzrokuju kancer

2006 SPI USA, Inc.

Prednosti

Nisu u stanju da penetriraju u unutranjost elije Nedostatak: broj moguih meta je ogranien

Terapijski proteini veoma nalikuju endogenim proteinima Metabolizam se moe lako predvideti, a

interindividualne varijacije su mnogo manje

32

2006 SPI USA, Inc.

Nedostaci

Vea verovatnoa da e ui u imunoloke reakcije od malih molekula Imaju veliku povrinu za napad imunskog

sistema Imunski sistem ih moe interpretirati kao znak

infekcije Ovo se moe prevenirati primenom humanizovanih

terapijskih antitela Proizvedenih insertovanjem gena za humana antitela u

kulture elija

2006 SPI USA, Inc.

Nedostaci

Teko uklanjanje viralne kontaminacije Prioni Nukleinske kiseline

Problemi sa deamidacijom oksidacijom drugim modifikacijama

33

2006 SPI USA, Inc.Table 9.1.1

2006 SPI USA, Inc.Table 9.1.2

34

2006 SPI USA, Inc.

Biofarmaceutici prve generacije

2006 SPI USA, Inc.

35

2006 SPI USA, Inc.

2006 SPI USA, Inc.

36

2006 SPI USA, Inc.

Primer biofarmaceutika I generacije - humani insulin

Cilj terapije insulinom

Spreavanje i brz tretman postprandijalne

hiperglikemije.

Omoguuje adekvatno korienje glukoze i

drugih nutrijenasa u perifernim tkivima.

Suprimira stvaranje glukoze u jetri.

Spreava akutne komplikacije kod

nekontrolisanog dijabetes melitus-a.

Prevenira dugotrajne komplikacije kod

hroninog dijabetes melitus-a.

2006 SPI USA, Inc.

Humani insulin - kljuni regulator

homeostaze glukoze

37

2006 SPI USA, Inc.

Humani insulin hemijske osobine i razvoj

razliitih formulacija insulina

Za formulaciju preparata insulina od znaaja je:

- izoelektrina taka je na pH 5,3 (negativno naelektrisan pri neutralnom pH)

- osobina lakog asociranja u dimere i agregate vieg reda (heksamerni kompleksi

u prisustvu jona Zn)

2006 SPI USA, Inc.

Humani insulin hemijske osobine i razvoj

razliitih formulacija insulina

Komercijalni preparati insulina sadre i fenolne ekscipijense(npr. fenol, m-krezol ili metilparahidroksibenzoat), kao konzervanse.

Dodatno, ova jedinjenja imaju sposobnost da se veu za specifina mesta na insulin heksameru (est veznih mesta), to dovodi do konformacionih promena koje poveavaju hemijsku stabilnost insulina u komercijalnim preparatima.

Pored jona Zn i fenolnih konzervanasa savremene formulacije insulina sadre sredstva za izotonizaciju (glicerol ili NaCl) i/ili fizioloki pufer (fosfatni) da bi se umanjilo variranje pHvrednosti u nekim pH-osetljivim formulacijama.

38

2006 SPI USA, Inc.

Kod zdravih osoba insulin se lui u dva sluaja: 1) kao odgovor na unetu hranu,

2) i u cilju odranja bazalnog nivoa izmeu obroka i u toku noi

Insulin se oslobaa kao odgovor na variranje nivoa glukoze u krvi, ime ne dolazi do hipoglikemije

Basal Insulin(~0.5-1.0 U/hr)

Bolus Insulin (Meal Associated)" Bolus" Insulin

(nakon obroka)

60-80 jedinica/ml

Bazalni Insulin(~0.5-1.0 U/hr)

5-15 jedinica/ml

Efe

kat

insu

lina

Normalan pankreas

2006 SPI USA, Inc.

Preparati humanog insulina i insulinskih

analoga

Kratko-delujui (eng. short-acting - regularni

insulin; rapid-acting - analozi,)

Srednje-delujui (eng. intermediate-acting

insulins)

Dugo-delujui (eng. long-acting insulins)

39

2006 SPI USA, Inc.

Farmakokinetika preparata insulina

10-16dvojni0,5-1

10-16dvojni0,5-1

Do 10-161,5 hb

40

2006 SPI USA, Inc.


analoga (kratko- i brzo-delujui)

1) Kratko-delujui (regularni i brzo-delujui rastvornipreparati)

Cilj - dobijanje neutralnih Zn-stabilizovanih rastvora.

U ovim regularnim neutralnim formulacijama hemijska

stabilizacija se izvodi sa 0.4% Zn i fenolnim

konzervansima.

Odloeni poetak aktivnosti usled vremena potrebnog za disocijaciju heksamera na dimere

i monomere.

2006 SPI USA, Inc.



Monomerni insulinski analozi su dizajnirani da se postigne to prirodniji odgovor na prandijalni porast nivoa glukoze, to je pogodnije za pacijenta.

Inverzija sekvence na odreenim pozicijama analozi sa smanjenim potencijalom za povezivanje u heksamere.

Trenutno su dostupna tri brzo-delujua insulinska analoga:

- Insulin lispro

- Insulin aspart

- Insulin glulizin.

41

2006 SPI USA, Inc.

Insulin lispro (Ph. Eur. 7.0)(LysB28ProB29-humani insulin)

Monomerni analog humanog insulina sa inverzijom sekvence u B-lancu lizin (29. AK) zamenjen prolinom (28. AK) brz profil aktivnosti pik se dostie 1h nakon primene.

Nema tendenciju ka samo-asociranju, zadrava se u monomernom obliku nakon supkutane primene (ne gradi dimere i heksamere kao regularni insulin).

Meutim, nasuprot drugim monomernim analozima, insulin lisprose moe stabilisati u konzervans-zavisni heksamerni kompleks koji obezbeuje dobru hemijsku i fiziku stabilnost proizvoda.

Uprkos heksamernoj strukturi zadrava brzo-delujuu aktivnost. Smatra se da ovaj heksamer ima smanjen potencijal da gradi

dimere, brzo hidrolizuje do monomera, nakon difuzije fenolnihkonzervanasa u supkutano tkivo na mestu injektovanja.

2006 SPI USA, Inc.

Insulin aspart (Ph. Eur. 7.0), AspB28-humani insulin

Insulin glulizin

Kod Insulin aspart analoga AK prolin (28. AK u B-lancu) zamenjena je aspartatom.

Brzina nastupa dejstva je poveana zahvaljujui smanjenom potencijalu za samo-asociranje nakon supkutane primene, u odnosu na humani (regularni) insulin.

Kod Insulin glulizin analoga AK asparagin na poziciji 3 u B-lancuzamenjena je lizinom, a lizin na B-29 poziciji zamenjen je glutaminom.

I u ovom sluaju, rezultat je smanjen potencijal formiranja heksamera i poveanje brzine nastupa dejstva.

42

2006 SPI USA, Inc.



Brzo-delujui analozi se (prema nekim literaturnim izvorima) smatraju povoljnom alternativom u odnosu na regularni (rDNK) humani insulin.

Preporuka - regularni insulin primenjivati intravenski (polu-vreme eliminacije 6 min), kod pacijenata koji ve odreeno vreme sprovode ovu terapiju i ona im odgovara vie nego primena brzo-delujuih insulinskih analoga.

Insulinski analozi imaju brz poetak nastupa dejstva, praen brzim vraanjem na bazalnu vrednost.

Na ovaj nain, izbegavaju se postprandijalna hiperglikemija a potom i postprandijalna hipoglikemija.

Meutim, ni insulinski analozi ne dostiu fizioloki postprandijalni profil insulina zdravih ljudi.

2006 SPI USA, Inc.

Preparati humanog insulina i insulinskih analoga (srednje-delujui)

2) Preparati sa srednjom brzinom delovanja (eng. intermediate-acting insulins)

Ranije dva tipa: NPH i Lente (i dalje oficinalanprema Ph. Eur. 6.0).

Danas, Lente vie nije prisutan na tritu, pa se jedinim srednje-delujuim smatra NPH izofansuspenzija humanog (regularnog) insulina.

Neophodno rastvaranje precipitovane i/ili kristalne forme insulina (suspenzija) PRIMENA!!!

Ovo rastvaranje je ograniavajui faktor u bioraspoloivosti srednje- i dugo-delujuih insulina.

43

2006 SPI USA, Inc.


Vreme poetka delovanja dodatno produeno usled odloene disocijacije heksamera u dimere i monomere.

NPH je oznaka za Neutralni Protamin Hagedorn (pronalaza) neutralna kristalna suspenzija koja se priprema ko-kristalizacijom insulina sa protaminom (protein sa 30 AK primarno je zastupljen arginin).

Ove formulacije imaju minimalni % rastvornog protamina i insulina.

NPH ima poetak delovanja 1-2h nakon primene, pik se dostie nakon 6-12h, a trajanje aktivnosti 18-24h.

Kao i kod drugih formulacija varijacije se javljaju usled faktora kao to su doza, mesto injektovanja, temperatura, fizika aktivnost.

2006 SPI USA, Inc.


NPH insulin sa varijabilnom farmakodinamikom i farmakokinetikom nije idealan izbor u terapiji insulin-zavisnog dijabetesa i veoma esto biva zamenjen dugo-delujuim insulinom ili smeama brzo-delujueg i protaminovanog brzo-delujueg insulina.

Ali, ako se primenjuje pravilno (10-35 puta valjanje izmeu dlanova, ili prevrtanje boice) primena NPH insulina je

ekonomina alternativa dugo-delujuim insulinskim

analozima ili smeama.

44

2006 SPI USA, Inc.

Priprema NPH insulina za primenu i primena iz pen injektora

2006 SPI USA, Inc.

Preparati humanog insulina i insulinskih analoga (dugo-delujui)

3) DUGO-DELUJUI insulini (eng. long-acting)

Ultralente (iz 50-tih) i novi insulinski analozi

- Insulin glargin i Insulin detemir.

- Insulin glargin AK asparagin zamenjena glicinom na poziciji A-21, a na kraju B-lanca dodate su dve rezidue arginina.

- Ova promena B-lanca dovodi do pomeranja izoelektrine take insulina sa pH 5,3 na pH 6,7, to je blisko neutralnom pH u supkutanom tkivu humanog organizma.

45

2006 SPI USA, Inc.

Insulin glargin

Uvoenje AK glicina na A-21 poziciju dobijeni protein ini

hemijski stabilnim u kiseloj sredini.

Dobijeni analog ima dobru farmaceutsku stabilnost i usporenu

brzinu apsorpcije iz supkutanog tkiva, uz ouvane

farmakodinamske karakteristike humanog insulina.

Insulin glargin se formulie kao kiseli rastvor (pH =

4.0), uz dodatak soli Zn i m-krezola (konzervans).

Nakon injiciranja u supkutano tkivo, insulin glarginprecipitira usled promene pH sredine.

2006 SPI USA, Inc.

Precipitat lagano oslobaa insulin, relativno

konstantnom brzinom u toku 24h, bez

izraenog pika.

Ovakav profil doputa doziranje jednom dnevno u cilju odravanja bazalnog nivoa insulina

Insulin glargin se ne sme meati sa bilo kojim

rastvorom/rastvaraem ili drugim insulinom.

Insulin glargin

46

2006 SPI USA, Inc.

Insulin detemir

Insulin detemir predstavlja najnoviji analoginsulina dugog dejstva.

Izostavljanjem terminalne AK treonina sa pozicije B-30 i vezivanjem miristinske kiseline za AK lizin na poziciji B-29 dobijena je struktura koja se reverzibilno vezuje za albumin u intravaskularnom i intersticijskom prostoru spora apsorpcija, produeno delovanje.

U oba sluaja poetak dejstva do 2h nakon injiciranja, praktino bez pika, trajanje dejstva do 24h.

Insulin glargin jednodozno pakavanje, insulin detemir, primena jednom ili dva puta dnevno.

2006 SPI USA, Inc.

Kombinacije (smee) insulina (eng. fixed ratio pre-mixed insulins)

Smee srednje- i kratko- delujuih insulina u fiksnom odnosu (npr. 70/30, 50/50, ...) humani NPH insulin i regularni insulin

Ili, smee brzo-delujuih analoga sa srednje-delujuim, dobijenim dodavanjem protamina (insulin lispro i insulin aspart) poetak dejstva 15-30 min nakon primene, pik nakon 2,5 h, trajanje dejstva do 24h.

Smee u penovima 10-14 dana na sobnoj t, a one u boicama zadravaju aktivnost do 28-30 dana.

Neophodno energino prevrtanje ili valjanje boicevie puta pre primene.

47

2006 SPI USA, Inc.

Smee insulina (eng. fixed ratio pre-mixed insulin)

"Industrijske" meavine insulina pruaju ugodnostprimene i tanost doziranja.

Adekvatna kontrola glikemije sa 2-3 injekcije dnevno.

Meavine sa brzo-delujuim analozima proizvode najbolje rezultate i savetuju se u terapiji.

Na primer: 75/25 75% protamin lispro, 25% lispro70/30 70% protamin aspart, 30% aspart50/50 50% protamin lispro, 50% lispro70/30 70% NPH, 30% regularni insulin50/50 50% NPH, 50% regularni insulin

2006 SPI USA, Inc.

FK profili humanog insulina i analoga

Rosenstock J. Clin Cornerstone. 2001;4:50-61.

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Nivoi insulina u plazmi

Vreme (h)

NPH (1020 hr)

Regularni (610 hr)

Ultralente (~1620 hr )

Glargin (~24 hr)

Aspart, Lispro, Glulizin (45 hr)

Detemir~18hr

48

2006 SPI USA, Inc.

Pakovanje , uvanje i primena insulina

(staklene boice, 10 ml i penovi, 3 ml)

Flex Pen

OptiClic

2006 SPI USA, Inc.

InnoLet ureaj za pakovanje i primenu insulina (npr. NPH)

49

2006 SPI USA, Inc.

Primer nekih preparata insulina

registrovanih na domaem tritu

Insulini i analozi, parenteralni, kratkog dejstva Insulin humani, parenteralno 1. Actrapid HM; Hemofarm AD-Srbija rastvor za injekcije; 100 i.j./ml, boica 1x10 ml

2. Actrapid Flexpen; Novo Nordisk A/S-Danska rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

Actrapid Novolet; Novo Nordisk A/S-Danska rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

Insulin lispro, parenteralno Humalog Pen; Eli Lilly Export S.A. vajcarska rastvor za injekcije; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

Insulin aspart, parenteralno Novorapid; Novo Nordisk A/S-Danska rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, boica, 1x10 ml

Insulin glulizin, parenteralno Apidra; Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh, Nemaka rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, karpula, 5x3 ml

rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, boica, 1x10 ml

2006 SPI USA, Inc.

Primer nekih preparata insulina

registrovanih na domaem tritu

Insulini i analozi, parenteralni, srednje dugog dejstva Insulin humani, parenteralno Insuman Basal; Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh, Nemaka suspenzija za injekciju; 100 i.j./ml, uloak, 5x3 ml

Insuman Bazal Opti Set; Sanofi-Aventis Deutschland Gmbh, Nemaka rastvor za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml Insulin izofan, parenteralno Humulin Pen NPH; Eli Lilly Export S.A.-vajcarska suspenzija za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

Insulini i analozi, parenteralni, srednje dugog dejstva u kombinaciji sa insulinima kratkog dejstva

Insulin humani Mixtard 30 Penfill; Hemofarm Koncern A.D. Vrac po licenci Novo Nordiska A/S-Srbija suspenzija za injekciju; 100 i.j./ml, karpula, 5x3 ml

Insulin kristalni i protamin izofan, humani Mixtard 50 Novolet; Novo Nordisk A/S-Danska suspenzija za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

Insulin aspart, parenteralno 1. Novomix 30 Flexpen; Novo Nordisk A/S-Danska suspenzija za injekciju; 100 i.j./ml, karpula sa dozerom u pen aplikatoru, 5x3 ml

50

2006 SPI USA, Inc.

Biosimilars - pojam?

2006 SPI USA, Inc.


51

2006 SPI USA, Inc.


2006 SPI USA, Inc.


predavanje IV godina biotehnoloski lekovi2 (1).pdf

Documents

Transcript of predavanje IV godina biotehnoloski lekovi2 (1).pdf