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
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
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