51

Biosinteza zdravil - Institut za Biokemijo, MF, Ljubljanaibk.mf.uni-lj.si/teaching/biokemija1/predavanja/predavanje33R_A_13.pdf · Blochova pathway Kandutsch-Russel pathway 7-dehydrocholesterol

  • Upload
    others

  • View
    2

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Biosinteza zdravil

Pomen encimov in encimskih reakcij v biotehnologiji in medicini;spreminjanje molekul, biosinteza zdravil

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm.

CFGBC, IBK, MF, UL

Maj, 2013

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Biokemija???

Razvoj biokemije je prispeval k razvoju biotehnologije.

Biokemijsko znanje je omogo£ilo razumevanje mehanizmovbolezni in posledi£no razvoj novih zdravil.

Temeljno poslanstvo medicine je zdraviti!!!

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Zdravilo

Zdravilo = zdravilna u£inkovina + pomoºne snovi

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Kako u£inkovina deluje

1 Veºe se na encim in prepre£i njegovo delovanje (INHIBITORJI)

2 Veºe se na receptor in sproºi isti biolo²ki odziv kot endogenamolekula (AGONISTI)

3 Veºe se na receptor in ne sproºi biolo²kega u£inka(ANTAGONISTI)

4 Sama u£inkovina je protein oz. peptidomimetik

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

ADME

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Metabolizem u£inkovin

Jetra

Encimi iz nadruºine citokromov P450

I. faza metabolizma

H3C

CH3

CH3

COOH

NADPH + H+ + O2 + NADPH + H2O +H

H3C

CH3

CH3

COOH

HO

Ibuprofen

II. faza metabolizmaO

HO

O

N

CH3

H

HH

O

COO-

OH

OH

OH

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Faze razvoja u£inkovine

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Delitev zdravil

Klasi£na zdravila

Zdravila pridobljena z izolacijoSintetizirana zdravila

O

O

HOOC

CH3

Acetilsalicilna kislina Inzulin (5808Da)(180,16Da)

Biolo²ka zdravila

Biolo²ka zdravilapridobljena z izolacijoBiolo²ka zdravilapridobljena s sintezoRekombinantnabiotehnolo²ka zdravilaGenske u£inkovineMonoklonskaprotitelesa

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Klasi£na zdravila

Zdravila pridobljena z izolacijo

Salicilna kislina (skorja vrbe; Salix)Penicilin (plesen; Penicillium notatum)Mor�n izoliran iz opija (vrtni mak; Papaver somniferum)

Sintezna zdravila (male molekule)

Acetilsalicilna kislina (Aspirin)Atorvastatin

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Aspirin

O

O

HOOC

CH3

�e v £asu Hipokrata (∼ 400 p.².) opazili, da ekstrakti izvrbinih listov laj²ajo bole£ino1829 izoliran salicin iz skorje vrbeKasnej²e analize ⇒ salicilna kislina (aktivna spojina salicina)Prvotno uporabljena za laj²anje bole£in, vendar povzro£adraºenje ºelodca1897 F. Ho�mann (Bayer) ⇒ derivat sal. k.; manj²e draºenjeAcetilsalicilna kislina

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Statini - zniºevanje holesterola

S-CoA

OOH

HO

O

OH

OH

HO

O

PP

O

HO

H

H

HHO

H

H

H

HO

H

H

HHO

H

H

H

HO

H

H

HHO

H

H

H

HO

H

H

HHO

H

H

H

HO

H

H

HHO

H

H

H

HO

H

H

HO

H

H

HO

H

H

HO

H

H

HMGCR (Hmgcr)

HMG-CoA

mevalonate

farnesyl-PP

FDFT1 (Fdft1)

squalene

LSS2,3-oxidosqualene

lanosterol

CYP51 (Cyp51)

SQLE (Sqle)

DHCR14 (Tm7sf2)

DHCR24

(Dhcr24)

DHCR24

(Dhcr24)

DHCR24

(Dhcr24)

CYP51 (Cyp51)

DHCR14 (Tm7sf2)

DHCR24

(Dhcr24)

24,25-dihydrolanosterol

Ebp (Ebp)

FF-MAS dihydro-FF-MAS

T-MAS dihydro-T-MAS

SC4MOL (Sc4mol) NSDHL (Nsdhl)HSD17B7 (Hsd17b7)

SC4MOL (Sc4mol) NSDHL (Nsdhl)HSD17B7 (Hsd17b7)

DHCR24

(Dhcr24)zymosterol zymostenol

SC5D (Sc5d)

DHCR24

(Dhcr24)cholesta-7,24-dien-3β-ol

SC5D (Sc5d)

Ebp (Ebp)

lathosterol

DHCR24

(Dhcr24)

DHCR7 (Dhcr7)

7-dehydrodesmosterol

cholesteroldesmosterol

DHCR7 (Dhcr7)

farnesyl, dolichol,heme A, uboquinone (Q10)

(Lss)

Blo

chov

a pa

thw

ay

Kandutsch-R

ussel pathway

7-dehydrocholesterol

Metaboliti

Geni

ENCIMI

Triparanol - pozni del

Katarakte

HMGCR

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Statini - zniºevanje holesterola

Compactin

O

O

HO

O

O

H

Lovastatin

O

O

HO

O

O

H

Atorvastatin

O

NH

N

OH OH

COOH

F

Rosuvastatin

S

F

OH OH

OO

NN

N

COOH

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Sintezna zdravila

Racionalno na£rtovanje

Na£rtovanje na osnovi znane strukture (endogenega liganda)

Re²etenja visokih zmogljivosti

Robot; knjiºnica spojinNeuspe²noPravila Lipinski (Mw, topnost v vodi in lipidih, ²t. H-vezi, itd.)

Virtualno re²etanje

Ra£unalni²ko modeliranje

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Biolo²ka zdravila pridobljena z izolacijo iz rastlin in ºivali

naravni £love²ki in ºivalski hormoni, kri in krvni proizvodi,antibiotiki, steroidi, cepiva

Biolo²ka zdravila pridobljena s sintezo

sintezni peptidi (kalcitonin, oksitocin, vazopresin, itd.)

Genska zdravila

terapevtski geni, vneseni z virusnim ali nevirusnimtransporterjem

Monoklonska protitelesa

mi²ja protitelesa, ki so proizvedena s hibridomskobiotehnologija

Rekombinantna biotehnolo²ka zdravila

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Posebnosti biolo²kih u£inkovin

imajo veliko molekulsko maso

imajo kompleksno 3D strukturo

proizvedena so s pomo£jo ºivih organizmov

so pogosto heterogene molekule (na primer razli£noglikozilirane)

zelo teºko se jih ovrednoti v celoti s �zikalno-kemijskimianaliti£nimi metodami in dolo£i njihovo biolo²ko delovanje

ponovljivost njihovega proizvodnega procesa je odvisna odbiolo²ke aktivnosti in hi²nih standardov

so lahko imunogena

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Primeri

Biotehnolo²ka zdravila = Rekombinatna biolo²ka zdravila

rekombinantni eritropoetin

rekombinantni rastni hormon

rekombinantni inzulin

rekombinantna monoklonska protitelesa

rekombinantna cepiva

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Najbolj prodajane biotehnolo²ke u£inkovine leta 2005

U£inkovina Prodaja 2005(milijoni $)

Skupina Trºni deleº (%)

eritropoetin alfa 6491

epoetini

12,4

eritropoetin beta 1087 2,1

darbepoetin alfa 3158 6,0

peginterferon alfa-2a 4000

interferoni

7,6

interferon beta-1a 2299 4,4

interferon beta-1b 780 1,5

inzulin1 6858 13,1

somatropin 1695 rastni hormon 3,2

in�iksimab 2580protitelesa

4,9

adalimumab 1109 2,1

etanercept 3474 citokin 6,6

rituksimab 2259protitelesa

4,3

trastuzumab 1071 2,0

�lgrastim 1302 rastna

dejavnika

2,5

peg�lgrastim 2382 4,6

bevacizumab 952protitelesa

1,8

cetuksimab 458 1,0

Skupaj 41955 80,21celotna prodaja vseh vrst inzulina (aspart, lispro, itd.)

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Rekombinacija

Vklju£evanje delov DNA ali genov enega organizma v genomdrugega organizma

Produkt vstavljenega gena je rekombinantni protein

http://www.youtube.com/watch?v=8rXizmLjegI

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Osnovne lastnosti zna£ilnih ekspresijskih sistemovEkspresijski sistem Klasi�kacija Razvoj sistema

Disul�dnevezi

Glikozi-lacija

Izlo£anjeproizvoda

Biolo²ka zdravilana trºi²£u

Escherichia coligram-

bakterijepopol. razvit/industrijski nivo

le vperiplazmi

nele v peri-plazmo

da

Pseudomonas�uorescens

gram-

bakterijepopol. razvit/pilotni nivo

le vperiplazmi

nele v peri-plazmo

ne

Bacillus spp. gram+

bakterije

popol. razvit/pilotni nivo

omejeno ne moºno ne

Staphylococcuscarnosus

gram+

bakterije

popol. razvit/pilotni nivo

omejeno ne moºno ne

Saccharomycescerevisiae

modelnakvasovka

popol. razvit/industrijski nivo

da da moºno da

Pichia pastoris metilotrofnakvasovka

popol. razvit/industrijski nivo

da da moºno da

Hansenulapolymorpha

metilotrofnakvasovka

popol. razvit/industrijski nivo

da da moºno da

Aspergillus spp. nitasta glivapopol. razvit/pilotni nivo

da da moºno ne

Celice insektov vi²ji evkariontiza£etna faza/pilotni nivo

da da moºno ne

Rastlinske celice vi²ji evkariontipopol. razvit/industrijski nivo

da da moºno ne

Transgene rastline vi²ji evkarionti popol. razvit da da moºno ne

Sesalske celice vi²ji evkariontipopol. razvit/industrijski nivo

da da moºno da

Transgene ºivali vi²ji evkarionti za£etna faza da da moºno ne

Brezceli£ni sistemi razli£negaizvora

za£etna faza/pilotni nivo

da da / ne

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Proizvodnja

Celica (bakterijska, kvasovke, sesalska) in vektor (plazmid)

+

Celična linija

Transfekcija Celična kultura Filtracija, čiščenje

Učinkovina v mediju

Učinkovina Zdravilo

Formulacija/polnjenje

Razvoj celične linije in izbira ustreznega rastnega

medija za rast celic

Rast v bioreaktorju

(5-10 litrov; 100-200

litrov;

2500 litrov)

Čiščenje

Preverjanje ustreznosti produkta

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Preverjanje strukture in £istote biolo²kih molekul

Preveri se:

koncentracija, agregati, razgradni produkti, pravilno zvitje,glikanska analiza, mikrobiolo²ka kontrola, bakterijskiendotoksini, virusi, nukleinske kisline, itd.

Metode:

CD (cirkularni dihronizem), NMR (nuklearna magnetnaresonanca), X-ºarkovna analiza, SDS-PAGE(SDS-poliakriamidna elektroforeza), glikansko mapiranje,Western blot analiza, ELISA (encimski imunski test), masnaspektrometrija, itd.

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Imunogenost

Zdravilo U£inkovina Indikacija % Bolnikov zimunskim odzivom

ReFacto faktor VIII hemo�lija A ∼ 30Intron A

interferon a hepatitis C

7Roferon A 25Pegasys 9Pegintron 1Infergen 11Betaseron

interferon bmultiplaskleroza

10 - 45Avonex -Rebif -Betaferon -

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Inzulin

Peptidni hormon (1921)

51AK

5808 Da

dimer verig A in Bpovezani z disul�dnimivezmi

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Inzulin

Za zdravljenje sladkorne bolezni tipa I

se je uporabljal iz ºivali izoliran in o£i²£en inzulin.

1982 FDA odobri prvo biotehnolo²ko zdravilo na svetu

rekombinantni £love²ki inzulin (Humulin)

Escherichia coli (Humulin, Insuman, Exubera, Glargin, Lispro,itd.)

Sacharomyces cerevisiae (Novolin, Aspart, Detemir, itd.)

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Uvod Zdravila Klasi£na zdravila Biolo²ka zdravila Biotehnolo²ka zdravila Zaklju£ek

Biokemija

Njen razvoj pomemben za:

Spoznavanje delovanja bolezniRazvoj novih zdravil za obstoje£e bolezni

Biolo²ko zdravilo razli£nih proizvajalcev ima lahko razli£nelastnosti

Mora pa biti zdravilo vedno U�INKOVITO in VARNO!

asist. ddr. Jure A£imovi£, mag. pharm. CFGBC, IBK, MF, UL

Biosinteza zdravil

Proteini (in encimi) v medicini: tarče zdravil, biomarkerji, zdravila

www.medindia.net/Patients/patientinfo/tumor

Tumorski markerji so različni proteini

Biomarker = označevalec bolezni

“Presejane” tarče zdravil

Encimi v medicinski praksi

Encimi kot tarča zdravil

Encimi kot diagnostični indikatorji (markerji)

- zmanjšana aktivnost holinesteraz pri zastrupitvi z organofosfati (pesticidi, bojni strupi...)

- ala-transaminaza (ALT) in asp-transaminaza (AST)– razpad jeter (ciroza, rak...)

- alkalna fosfataza v krvi – kostne in jetrne bolezni

- kisla fosfataza v krvi – rak prostate

- specifični srčni encimi (LDH, CPK, AST) – infarkt

- lipaza in amilaza – pankreatitis

- Etc., etc…………..

Encimi kot zdravila

- Dodajanje encimov zaradi pomanjkanja (genske napake, itd.)

- Druga biološka zdravila

Spojina Fiziološki efekt Molekularna tarča

Molekularna tarča Spojina Fiziološki efekt

Razvoj zdravil vključuje iskanje proteinskih tarč

- Farmakologija – veda, ki se ukvarja z odkrivanjem, kemijo, sestavo, razpoznavanjem, biološkimi in fiziološkimi efekti, uporabo in proizvodnjo zdravil

- Kandidati za zdravila morajo učinkovito modulirati svoje tarče (proteine, encime)

- Spojine morajo imeti primerne lastnosti, da dosežejo tarče

- Ključ za izboljšanje odkrivanja zdravil je v organizaciji verige funkcijskih raziskav - Informacije se morajo pretakati iz osnovnih raziskav analize genoma, proteinov, metabolitov, kemijskih spojin, itd., do stopnje kliničnih raziskav in sprostitve zdravila na trg. - Združevanje tako različnih področjih naravoslovnih in matematično-informatičnih znanosti predstavlja še vedno velik izziv. - Potrebni so mostovi, ki pomagajo raziskovalcem enega področja pri komunikaciji z drugimi raziskovalci interdisciplinarnih skupin. V TO VERIGO MORAJO BITI VKLJUČENI TUDI ZDRAVNIKI !!

Obstoječi izzivi razvoja zdravil

www.ncrisproteins.org/

Rognan D. J Pharmacol. 2007, 152:38-52. Epub 2007 May 29. Review.

Molekularna tarča – protein (encim), z znano 1D - 3D strukturo

Ko je tarča poznana, se z analizo SAR išče najbolj aktivne spojine

Analitske metoda za določevanje aktivnosti

Iskanje strukturnih značilnosti aktivnih spojin, ki bi učinkovale na encim

Knjižnice (zbirke) kemijskih spojin z znanimi biološkimi profili (aktivnostjo)

SAR – povezava med strukturo in aktivnostjo spojine

Knjižnica spojin

Tarčni protein

In silico ribarjenje pri iskanju učinkovitih molekul in proteinskih tarč

Uporaba algoritmov strojnega učenja, Bayesove statistike, itd. za iskanje prstnih odtisov molekul v biološko dobro anotiranih podatkovnih zbirkah.

Približno 10% genov ali njihovih produktov lahko predstavlja tarče za zdravila

A.L. Hopkins, C.R. Groom. The druggable genome. Nature Reviews Drug Discovery, September 2002

Zbirka človeških proteinov, ki vežejo spojine vodnice, imenujeno “genom, ki ga lahko zdravimo” (“druggable” genome).

Koliko človeških proteinov je lahko tarča zdravil?

Predvideno število tarč za zdravila lahko ocenimo iz preseka števila genov, ki so povezanii z boleznimi in števila genov, ki bi teoretično lahko predstavljaji tarče

A.L. Hopkins, C.R. Groom. The druggable genome. Nature Reviews Drug Discovery, September 2002

Serinske, treoninske, tirozinske

kinaze

Z G-proteini povezani receptorji

Jedrni receptorji

Fosfodiesteraze

Zn-peptidase – skupina

endopeptidaz, ki za normalno katalitično delovanje

potebujejo Zn. Citokromi P450

Kationski kanalčki

Kanalčki uravn. z ioni

Cisteinske proteinaze

Serinske proteinaze

Funkcionalni razredi proteinov, ki so tarče zdravil Encimi, receptorji, kanalčki

GGPS1

Geranyl- pyrophosphate

Farnesyl- pyrophosphate Squalene

FDPS FDFT1

Lanosterol

H O

Zymosterol FF-MAS T-MAS

7-dehydro- cholesterol

Desmosterol

Cholesterol

DHCR14 LBR

H O

H O H O

24,25-dihydro lanosterol

H O H O

H O

H O

CYP51

CYP51A1 DHCR14 SC4MOL NSDHL

HSD17B7 EBP

SC5DL

SC4MOL NSDHL1 HSD17B7

EBP SC5DL DHCR7

DHCR24

Farnesyl, Dolichol, HemeA, Ubiquinone (Q10)

Monoterpenoid synthesis

Squalene-2,3- epoxide

SQLE LSS O-PPO-PP

O

Acethyl-CoA

ACAT2 HMGCS1

HMG-CoA

HMGCR

Mevalonate

MVK PMVK MVD

Isopenthenyl pyrophosphate

IDI1

Dimethyl-allyl- pyrophosphate

Isoprene

S-CoA

O

HOOCS-CoA

O

HO

HOOC CH2OHHO

O-PPO-PP

Statins

Tu 2208 NB-598

Resveratrol Polyphenols

AMO 1618 Ro 48-8071 UA18666A

Squalestatin Lapaquistat

EP2306

Azalanstat SKF 104976

LK 935

DHCR24

DHCR7

UA18666A Triparanol

AY 9944 BM 15766 YM 9429

DHCR24 DHCR24

Rozman & Monostory, Pharmacology & therapeutics, 2010

Primer: Zdravljenje hiperlipidemij – encim HMGCR kot tarča statinov (kompetitivna inhibicija) Drugi inhibitorji sinteze holesterola niso prišli do stopnje zdravil.

Primer: Terapija AIDS - Inhibicija HIV virusnih encimov

Klasifikacija glede na encime faz retrovirusnega življenjskega cikla, ki jih zdravila zavirajo: - Inhibitorji nukleotidnih reverznih transkriptaz – med reverzno transkripcijo se

vgradijo v nukleotidno verigo in povzročijo konec prepisovanja (teminacija).

- Inhibitorji virusnih proteinaz – inhibirajo encime, ki so vključeni v nastanek proteinskega plašča virusa in nastanek novih virionov.

- Inhibitorji inegraz – preprečujejo vključitev virusne DNA v genom okuženih celic (šele od 2007 dalje)

- Inhibitorji vstopa virusa

- Inhibitorji dozorevanja virusa.

- Kombinirana terpija – inhibitorji različnih enimov so združeni v eni tableti

Encimi kot bolezenski označevalci - biomarkerji

CK1 (BB) je pogosta v možganih in gladkih mišicah (je praktično ni v serumu) CK2 (MB) je pogosta v srčni mišici in nekaterih skeletnih mišicah (je praktično ni v serumu) CK3 (MM) je pogosta v skeletnih mišicah in srčni mišici (predstavlja skorajda 100% serumske CK)

Izoencimi kreatin kinaze

Reakcija kreatin kinaze CK – regenerira ATP v progasti mišici. Reakcija je obojesmerna, smer je odvisna od razmerja ATP/ADP.

Kreatin Fosfokreatin

Kreatin kinaza

mitochondrijska AST 1 h LDH-5 (M4) 12 h CK 18 h citoplazemska AST 1 dni ALT 2 dni LDH-1 (H4) 5 dni

Razpolovne dobe izoencimov

Časovni potek encimske aktivnosti po infarktu

Določanje kreatinske kinaze (CK), Ala- in Asp-transaminaz (ALT, AST) in laktatne dehidrogenaze (LH) v serumu po infarktu

tehnična kontrola

normalni vzorec

infarkt

Obolenje jeter

infarkt

2 dni po infarktu 1 dan po infarktu

Zastoj srca, poškodba

CK

vzorec

pro2services.com/.

Elektroforetsko določanje izoencimov kreatin kinaz (CK) in laktat dehidrogenaz (LDH) po infarktu

Povečana količina kreatin kinaze MM in laktat dehidrogenaze H4 takoj po infarktu.

Encimi kot zdravila se uporabljajo za zdravljenje številnih bolezni

Genetske bolezni

Strjevanje krvi Infekcijske bolezni

Rak

Encimi v terapiji

Direktna uporaba je omejene zaradi možnosti razgradnje v prebavnem traktu in težav pri dostavi v ustrezno tkivo. Prebavni encimi – oralna uporaba. Nekatere encime dodajamo intravensko. Primer zdravljenja z encimi: laktozna intoleranca Laktoza se ne resorbira. Potreben je encim laktaza, da jo pretvori v glukozo in galaktozo. Laktozna intoleranca je lahko genetska (pojavi se v otroštvu) ali pa se pojavi pri odraslih in se s starostjo stopnjuje. Laktaza se dodaja v kapsulah z zaščitno plastjo, da se med prehodom skozi želodec ne razgradi ali denaturira.

Dodajanje encimov v krvni obtok – intravenska uporaba

Zdravljenje pomanjkanja encimov zaradi genetskih okvar:

Problem predstavlja tudi imunogenost dodanih encimov……

Kot zdravila se uporabljajo: - tkivni plazminogenski aktivator tPA (serinska proteinaza) - urokinaza (serinska proteinaza) Streptokinaza - hemolitični encim bakterije iz rodu Streptococcus Je aktivator plazminogena in sodeluje v razgradnji strdkov v krvi •-------------------------------------------------- Razgradnja krvnih strdkov, npr. pri akutnem miokardnem infarktu Stranski učinki – notranje krvavitve zaradi proteolize.

Primer 3: Preprečevanje krvnih strdkov: trombolitična (fibrinolitična) sredstva

Krvni strdki se raztapljajo z vnosom urokinaze (aktivator plazminogena). To aktivira serijo reakcij. Sprosti se plazmin (proteinaza), ki razgradi fibrin v strdkih.

proteinaza

Biološka zdravila - proteini, ki se uporabljajo v zdravljenju

Lehninger, 2008

V tabeli ni encimov!

Razredi ne-encimskih bioloških zdravil

Zdravljenje raka z biološkimi zdravili– zgodba o Herceptinu

- Gen HER2 kodira receptor človeškega epidermalnega rastnega faktorja EGFR (receptor s tirozinkinazno aktovnostjo) - HER2 je človeški onkogen, ki je prekomerno izražen pri cca 25% rakov na prsih. - Herceptin je eno od prvih bioloških zdravil (Ulrich Axel, Max Planck inštitut).

Trastuzumab (komercialno ime Herceptin) je monoklonsko protitelo, ki reagira z HER2 receptorjem. Zelo drago zdravilo. Pomen laboratorijskega testiranja: le ženske, ki imajo povečano izražanje tega onkogena je smiselno zdraviti s Herceptinom (določevanje s qPCR)

Herceptin: Cena zdravljenja: nekaj 10 000 eur/pacientko…………

Mehanizem delovanja Herceptina

Roche Diagnostics

Herceptin prepreči signalizacijo preko EGFR receptorja s tirozin kinazno aktivnostjo

Pomen proteinov v medicini - povzetek - Encimi so pomembne tarče številnih zdravil. Najpomembnejši razredi so GPCR, kinaze, jedrni

receptorji….Pristopi funkcijske genomike pomembno prispevajo k razvoju novih učinkovin.

- Encimi so lahko diagnostični indikatorji (markerji) – za njihovo detekcijo v telesnih tekočinah so na voljo diagnostični kompleti.

- Encimi in drugi proteini so vse pomembnejši kot zdravila (biološka zdravila)

Poleg proteinov je lahko tarča terapij tudi DNA.

Cisplatin – prva generacija kemoterapevtikov – zavira prepisovanje DNA

Preprečuje replikacijo Inhibira transkripcijo Ustavlja celični cikel Vodi v celično smrt

Prihodnost: Osebna medicina, kjer bomo na podlagi podatkov o posameznikovem genomu (ali delu

genoma) lahko natančneje opredelili diagnozo, boljše napovedali prognozo obolenja kot tudi

uspeh zdravljenja.