Hướng dẫn về PEG hóa (pegylation), dược động học và PEG Interferons pps

Tài liệu

Hướng dẫn về PEG
hóa (pegylation),
dược động học và
PEG Interferons


Hướng dẫn về PEG hóa (pegylation),
dược động học và PEG Interferons


Lời nói đầu
Từ nhiều năm qua, interferon alfa là một cột mốc đáng chú ý trong điều trị viêm
gan siêu vi B và C. Tuy nhiên, vì một số vấn đề của bản thân interferon mà lợi ích
sử dụng của nó bị giới hạn. Những vấn đề này bắt nguồn từ bản chất của interferon
alfa.
Giống như nhiều loại prôtêin lạ khác, interferon alfa nhanh chóng bị giáng hóa sau
khi tiêm vào cơ thể. Hậu quả là interferon alfa chỉ tồn tại trong hệ tuần hoàn một
thời gian ngắn, như vậy chúng ta cần tiêm vài lần trong tuần nhằm duy trì nồng độ
hiệu dụng của thuốc. Cách dùng thuốc này tạo ra nồng độ interferon alfa trong
máu cao ngay sau khi tiêm - gắn liền với tăng các tác dụng phụ - và các mức nồng
độ thấp trong khoảng thời gian giữa các lần tiêm - gắn liền với hiệu quả điều trị bị
giảm sút.

Sử dụng PEG interferon là một cuộc cách mạng trong điều trị viêm gan siêu vi C.
Hơn nữa, các lợi ích lâm sàng của PEG interferon hiện đang được nghiên cứu
trong điều trị viêm gan siêu vi B. Cuốn sách nhỏ này sẽ giải thích PEG-hóa là gì,
tác dụng của nó ra sao, hiệu quả của nó như thế nào khi sử dụng interferon alfa để
điều trị viêm gan siêu vi. Cuốn sách này cũng giới thiệu và giải thích công nghệ
khoa học chế tạo PEG interferon alfa, PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) đó chính là
PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) có tên là PEGASYS ® .
Giới thiệu về PEG-hóa (pegylation)
PEG là gì ?
PEG = polyethylene glycol, là một polymer trơ, hòa tan trong nước, không gây
độc, được tạo ra bằng cách kết nối nhiều tiểu đơn vị ethylene oxide. Các phân tử
PEG hiện có khác nhau về hình thể (ở dạng thẳng hoặc phân nhánh) và trọng
lượng phân tử. PEG có trọng lượng phân tử khác nhau sẽ có đặc tính sinh lý khác
nhau. Thí dụ như PEG ở dạng tinh khiết, không kết hợp, nhỏ là dạng dầu (ví dụ
PEG 200), trong khi PEG lớn hơn (thí dụ PEG 8000) ở dạng rắn như sáp.

PEG là chất lý tưởng để sử dụng trong y học và trong công nghệ dược phẩm với
nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, ảnh hưởng lớn nhất của PEG trong y học
xuất phát từ việc sử dụng những thuốc có nguồn gốc từ prôtêin được biến đổi nhờ
tiến trình PEG-hóa (Bảng 1).

PEG-hóa là gì?
PEG-hóa là gắn kết một hoặc nhiều phân tử PEG vào một phân tử khác, chẳng hạn
như là một prôtêin có tính trị liệu.
PEG-hóa được GS Frank Davis và cộng sự thực hiện lần đầu tiên vào thập niên
70. Trong nhiều thử nghiệm, phân tử PEG (1900 hoặc 5000 daltons) được gắn kết
vào các prôtêin là enzym và không enzym.

Bảng 1 - Thí dụ những prôtêin được PEG-hóa dùng trong điều trị

Thuốc (tên thương mại) Mô tả
Pegademase (Adagen ® ) Adeninosine deaminase PEG-hóa đư
ợc công nhận để điều
trị bệnh suy giảm miễn dịch nặng phối hợp (SCID)
Pegaspargase (Oncaspar) L-Asparginase PEG-hóa được dùng đ
ể điều trị bệnh bạch
cầu cấp dòng lymphoblasts.
Pegfilgrastim (Neulasta) Filgrastim PEG-hóa (yếu tố kích thích tạo dòng b
ạch cầu
hạt tái tổ hợp) được sử dụng để kích thích tăng trưởng v
à
phát triển của bạch cầu đa nhân trung tính.
Peginterferon alfa-2b ( 12KD
)
Peginterferon alfa-2b ( 12KD ) được dùng để điều trị vi
êm
(PegIntron) gan C.
Peginterferon alfa-2a ( 40KD
)
(PEGASYS ® )
Peginterferon alfa-2a ( 40KD ) đư
ợc công nhận trong điều
trị viêm gan C. Những nghiên c
ứu ban đầu cho thấy có
nhiều lợi ích về lâm sàng trong điều trị viêm gan B.

Các nghiên cứu in vivo cho thấy, trong trường hợp là enzym, hoạt tính của enzym
vẫn giữ nguyên và thời gian bán hủy trong hệ tuần hoàn gia tăng. Điều quan trọng
là các prôtêin PEG-hóa không có tính sinh miễn dịch và cũng không có tính kháng
nguyên.

Trong những năm gần đây, kỹ thuật PEG-hóa được cải thiện rõ rệt và hiện nay là
một phương pháp tốt được sử dụng nhằm tăng cường các tác dụng điều trị của các
prôtêin nhỏ một cách an toàn.

Đặc tính của PEG
PEG có nhiều đặc tính cốt lõi liên quan đến những lợi ích đối với các protêin sử
dụng trong điều trị:
• Trong môi trường lỏng, mội tiểu đơn vị ethylen oxide kết hợp khá bền vững với
2-3 phân tử nước, như vậy chuổi polymer sẽ di động và chính sự di động này làm
cho phân tử PEG có thể tích quét (chiếm chỗ) lớn, bảo vệ và tránh khỏi hiện tượng
tiêu hủy prôtêin, tránh được sự nhận diện của các tế bào miễn dịch. Nhìn chung,
PEG chuỗi nhánh có tác dụng bảo vệ miễn dịch và tác dụng chống tiêu hủy protêin
mạnh hơn PEG thẳng.
• Thể tích quét (chiếm chỗ) làm cho prôtêin PEG-hóa tác dụng gấp 5-10 lần một
protêin hòa tan có trọng lượng phân tử tương tự. Sự gia tăng thể tích này làm tăng
cường tác dụng dược động học và dược lực học của prôtêin PEG-hóa 9 .
• Sự kết hợp giữa PEG với các phân tử nước gây khó khăn cho hệ thống miễn
dịch trong việc nhận biết PEG là vật lạ. Chuỗi PEG cùng prôtêin kết hợp có tác
dụng điều trị, đơn giản cũng chỉ được xem là một phân tử nước lưu hành trong
máu. Như vậy, PEG có thể giảm tính sinh miễn dịch của prôtêin.

Như vậy, khi gắn kết PEG vào prôtêin có tác dụng điều trị, nó mang lại khả năng
hòa tan trong nước, tác dụng bảo vệ phân tử prôtêin và không sinh miễn dịch.

Cơ sở hợp lý của việc sử dụng các prôtêin gắn PEG trong điều trị
PEG-hóa là phương pháp được thực hiện bằng cách biến đổi những đặc tính miễn
dịch, dược động học, dược lực học của các prôtêin có tác dụng điều trị nhưng vẫn
giữ được hoạt tính điều trị. Tiến trình PEG-hóa này được sử dụng để tạo ra các
PEG interferon alfa.

Interferon alfa là một họ gồm nhiều prôtêin nhỏ có tác dụng kháng siêu vi, chống
tăng sinh và điều hòa miễn dịch. Như vậy, kết quả là interferon alfa (IFN a ) có
tiềm năng điều trị nhiều loại bệnh nhiễm siêu vi như viêm gan B, viêm gan C,
cũng như các bệnh tăng sinh như bệnh bạch cầu mạn tính dòng tủy .

Interferon alfa không PEG-hóa (không biến đổi) có thể được dùng dưới da, không
dùng qua đường uống vì thuốc bị thoái hóa trong lồng ruột. Sau khi tiêm, interfeon
alfa không được biến đổi sẽ:
• Hấp thu nhanh chóng vào cơ thể, đạt rất nhanh đến nồng độ tối đa trong huyết
thanh.
• Phân phối rộng rãi trong các dịch và mô của cơ thể.
• Được chuyển hóa nhanh chóng và thải ra ngoài qua đường thận.

Như vậy, interferon alfa có thời gian tác dụng rất ngắn .

Muốn đạt được nồng độ điều trị hiệu quả trong máu ở mọi thời điểm, về phương
diện lý thuyết, interferon alfa phải được sử dụng nhiều lần trong ngày. Tuy nhiên,
phác đồ một lần trong ngày gặp nhiều bất tiện, quá tốn kém và khó dung nạp 1 .
Trong điều trị viêm gan B và C người ta đề nghị dùng interferon alfa 3 lần/tuần.
Phác đồ này dung hòa được hai vấn đề: số lần tiêm thuốc và nồng độ điều trị hiệu
quả của interferon alfa trong máu.

Tuy nhiên phác đồ điều trị này cũng không phải là lý tưởng, trong thời gian một
tuần, nồng độ của interferon alfa rất dao động. Vào ngày tiêm interferon, nồng độ
thuốc có thể đạt đến tối đa, nhưng những ngày sau đó nồng dộ thuốc giảm xuống
rất thấp, thậm chí người ta không phát hiện được thuốc trong hệ tuần hòan vào
những ngày cuối tuần. Những lúc không có interferon trong máu, siêu vi gây viêm
gan có thể tăng sinh không được kiểm soát, nồng độ siêu vi gia tăng và sẽ đưa đến
kháng thuốc. Hơn nữa, nồng độ interferon cao trong huyết thanh đi kèm với nhiều

tác dụng ngoại ý như mệt mỏi, nhức đầu, sốt, đau cơ làm cho bệnh nhân ngán
ngại không dám dùng thuốc tiếp tục.

PEG-hóa có tiềm năng cải thiện dược động học và dược lực học của interferon
alfa, và nhờ vậy tránh được vấn đề nồng độ thuốc không ổn định trong máu, đồng
thời cũng tránh được phác đồ điều trị bất tiện do dùng những loại interferon alfa
theo thông thường.

CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ DƯỢC ĐỘNG HỌC
Việc đánh giá các chỉ số dược động học sau đây rất quan trọng để hiểu những lợi
ích của interferon alfa được PEG-hóa.

Hấp thu
Hấp thu là tỷ lệ lượng thuốc từ vị trí được đưa vào cơ thể xâm nhập vào máu, cũng
như phạm vi mức độ của quá trình này. Hấp thu bán phần (absorption half-life = t
1/2 abs ) là thời gian để cho phân nửa số lượng thuốc sử dụng vào được trong máu.

Nếu một thuốc được hấp thu nhanh chóng, nồng độ đỉnh ban đầu cũng sẽ cao. Nếu
cùng loại thuốc này nhưng hấp thu chậm hơn, nồng độ đỉnh cũng sẽ thấp hơn và
xảy ra muộn hơn 17 . Đối với nhiều loại thuốc, nồng độ đỉnh ban đầu cao thường
kèm theo các tác dụng phụ của điều trị.
Thể tích phân phối (V d )
Vd là thể tích dịch cơ thể được thuốc phân phối vào. Nó tạo mối liên quan giữa số
lượng thuốc có trong cơ thể với nồng độ của thuốc trong máu.

Các đặc tính của thuốc, như trọng lượng phân tử, khả năng hòa tan trong mỡ, tính
bazờ hay acid yếu, tất cả đều có ảnh hưởng đến Vd. Thuốc có phân tử nhỏ có khả
năng xâm nhập vào nhiều khoang trong cơ thể sẽ có thể tích phân phối lớn: như
vậy nồng độ trong máu sẽ thấp. Một loại thuốc có phân tử lớn hơn, xâm nhập vào
một số khoang của cơ thể khó khăn hơn sẽ có thể tích phân phối hạn chế hơn.

Phân tử như vậy sẽ khu trú chủ yếu ở huyết tương và sẽ được phân phối chủ yếu
tới những cơ quan được tưới máu tốt, ví dụ tại gan.
Nồng độ tối đa trong huyết thanh (C max )
C max là nồng độ cao nhất đo được trong huyết thanh. Thời gian để thuốc đạt đến
nồng độ này được gọi là T max .
Nồng độ tối thiểu trong huyết tương (C min )
C min là nồng độ thấp nhất đo được trong huyết thanh.
Cửa sổ điều trị
Khoảng chênh lệch giữa nồng độ hiệu dụng tối thiểu của thuốc và nồng độ gây ra
các tác dụng ngoại ý không chấp nhận được gọi là cửa sổ điều trị . Cửa sổ này có
thể rộng hay hẹp phụ thuộc vào hiệu lực và độc tính của thuốc. Thuốc nào có C
max gần với giới hạn trên của cửa sổ điều trị thì càng có nhiều tác dụng ngoại ý.
Ngược lại thuốc nào có C min xuống thấp hơn giới hạn dưới của cửa sổ điều trị,
thuốc này sẽ không có tác dụng.

Nồng độ ổn định
Một sự kiện thường gặp khi dùng thuốc nhiều lần lập đi lập lại là tích tụ thuốc.
Hiện tượng này xảy ra khi mức độ thuốc vào hệ tuần hòan nhiều hơn mức độ
thuốc bị thải ra ngòai cơ thể. Tuy nhiên, sau một thời gian, thuốc sẽ đạt đến tình
trạng nồng độ ổn định, nghĩa là lúc này, mức độ thuốc vào hệ tuần hoàn bằng với
nồng độ thuốc thải ra khỏi cơ thể. Mục đích của điều trị là làm sao giữ nồng độ ổn
định của thuốc nằm trong giới hạn của cửa sổ điều trị và như vậy điều này thường
đạt được sau khi dùng nhiều liều thuốc. Nếu một loại thuốc được thải ra khỏi cơ
thể nhanh hơn được đưa vào, nồng độ ổn định sẽ không thể đạt được.

Tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và tối thiểu
Đây chính là tỉ lệ giữa Cmax và Cmin. Nếu một thuốc có nồng độ dao động mạnh
trong huyết tương thường có tỉ lệ này rất cao. Hơn nữa, tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và
tối thiểu càng cao càng có khả năng các nồng độ tối đa và tối thiểu của thuốc nằm
ngoài của sổ điều trị. Do vậy, thuốc nào có tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu càng

cao, càng có thể có nhiều tác dụng ngoại ý liên quan đến nồng độ tối đa và hiệu
quả của thuốc thấp liên quan đến nồng độ tối thiểu.

Thuốc nào có nồng độ càng ổn định và kéo dài thường có tỉ lệ nồng độ tối đa và
tối thiểu càng thấp. Thuốc nào có tỉ lệ tối đa và tối thiểu càng thấp thì càng gần với
tình trạng nồng độ ổn định.

Thanh thải (Cl)
Thanh thải diễn tả khả năng của cơ thể loại bỏ một thuốc nào đó ra khỏi cơ thể.
Thanh thải không xác định số lượng thuốc được đẩy ra khỏi cơ thể, nhưng dùng để
chỉ thể tích máu hoặc huyết tương từ đó thuốc được thải trừ hoàn toàn. Thanh thải
toàn thân bao gồm thanh thải thận, thanh thải gan và thanh thải qua các đường
khác như qua nước bọt và mồ hôi.

Bán hủy (T 1/2 )
Đây là thời gian mà nồng độ thuốc trong huyết tương giảm 50% . Thuốc có thời
gian bán hủy ngắn thì được thải nhanh ra khỏi cơ thể, ngược lại thuốc có thời gian
bán hủy dài thường tồn tại khá lâu trong cơ thể.

Interferon alfa PEG-hóa

Tối ưu hóa dược động học

Các PEG khác nhau có đặc tính khác nhau
Mục đích của PEG-hóa bất kỳ một prôtêin có tác dụng điều trị là tối ưu hóa dược
động học trong khi đó vẫn giữ nguyên họat tính. Tuy nhiên mức độ tối ưu có tính
chuyên biệt cho từng loại thuốc và thay đổi theo:
• Cấu tạo và đặc điểm của PEG.
• Chất hóa học được dùng để kết nối PEG vào prôtêin đích.
• Số lượng và vị trí kết dính.

Cấu tạo và đặc điểm của PEG
Phần tận cùng của phân tử PEG thường là nhóm hydroxyl (-OH). Cả hai nhóm tận
cùng này đều có thể tham gia phản ứng hóa học, cho phép gắn phân tử PEG vào
prôtêin. Tuy nhiên để tránh kết dính chéo và kết tụ, tốt nhất là chỉ nên có một
nhóm tác dụng ở phần tận cùng. Điều này được thực hiện bằng cách biến đổi
nhóm hydroxy tận cùng thành methoxy không phản ứng (CH 3 O), tạo nên
monomethoxy PEG (mPEG).

Ban đầu các nhánh mPEG thẳng có trọng lượng phân tử từ 2 đến 20 KD được
dùng để PEG-hóa prôtêin. Tuy nhiên các tiến bộ đáng kể về kỹ thuật PEG-hóa đã
tạo ra được các mPEG có nhánh, những chuỗi PEG được liên kết lại để hình thành
các phân tử có trọng lượng phân tử lên đến 60 KD. Đó là một mPEG to, có nhánh
bao gồm hai chuỗi 20KD giống nhau, được kết dính vào interferon alfa-2a và tạo
ra PEGinterferon alfa-2a ( 40KD )(PEGASYS ® ).

PEG-hóa prôtêin bằng cách dùng mPEG lớn hơn có nhánh mang lại nhiều lợi ích
hơn là dùng mPEG nhỏ, không phân nhánh ( Bảng 2 ).

Bảng 2 - Lợi ích của PEG-hóa prôtêin bằng mPEG to, có nhánh so với PEG-
hóa dùng mPEG loại nhỏ, không phân nhánh.
Bảo vệ tốt chống lại hiện tượng tiêu hủy prôtêin.
Giảm tính sinh miễn dịch.
Giảm độ thanh thải.
Lọc tại thận chậm hơn.
Hiệu quả được cải thiện nhờ tăng nồng độ và thời gian tác dụng dài hơn t
ại vị trí
tác dụng.

PEG kết hợp

Đem mPEG kết hợp với prôtêin, điều cần thiết là phải biến đổi nhóm hydoxyl
phản ứng thành nhóm chức năng có khả năng phản ứng với nhiều nhóm chức năng
khác trên bề mặt của prôtêin. Nhóm chức năng được chọn lựa phụ thuộc vào phân
tử acid amin mà mPEG có thể kết hợp và phụ thuộc vào kiểu liên kết. Thường gặp
nhất là sự chuyển đổi thành một nhóm chức năng sẽ tương tác với lysine và các
nhóm amin tận cùng bằng N.

Tổng hợp PEG interferon alfa-2b (12KD)
PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) (PegIntron ® ) được tổng hợp bằng cách cho
interferon alfa-2b phản ứng với một dẫn xuất có ái lực điện tử của mPEG,
succinimidyl carbonate PEG (SC-PEG) 20 . Trong quy trình chế tạo PEG
interferon alfa-2b ( 12KD ), SC-PEG có khả năng kết hợp với nhiều acid amin
khác nhau trên prôtêin. Kết quả là PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) bao gồm ít
nhất là 13 chất đồng phân ở những vị trí khác nhau 21 ( Bảng 3). Ở loại đồng phân
hay gặp nhất (chiếm >50% cấu tạo của thuốc), chuỗi mPEG 12KD thẳng kết hợp
với histidine ở vị trí 34 (His 34 ) 10.
Bảng 3 - Đặc tính hóa sinh và sinh học của PEG interferon alfa-2b (12KD) và
PEG interferon alfa-2a (40KD)
Đặc tính PEG interferon alfa-
2b (12KD)
PEG interferon alfa-
2a
(40KD)
Interferon
Phân tử PEG
Các vị trí đồng phân
Interferon-2b
Polymer 12KD đơn
His 34 (>50%)
Cys 1 ( » 13%)

Lys 121 ( » 7%)
Interferon-2a
Polymer 40KD có chu
ỗi
nhánh
Lys 31 ]
Lys 121 ]
Lys 31 ( » 5%)
Lys 49 ( » 5%)
Còn lại 20% gồm:
Lys 83 Lys 134
Lys 112 Lys 7
Lys 164 Tyr 129
Lys 131 Ser 163
Lys 131 ] » 94%
Lys 134 ]


Lys 70 ] » 6%
Lys 83 ]

Kết nối prôtêin giữa 12KD mPEG và Interferon alfa-2b
Kiểu kết nối giữa mPEG và prôtêin rất quan trọng và quyết định nhiều đặc tính
của prôtêin PEG-hóa. Có nhiều kiểu kết nối giữa 12KD SC-PEG và interferon
alfa-2b để hình thành nên PEG interferon alfa-2b ( 12KD ). Tuy nhiên thường gặp
nhất là cầu nối thủy phân urethane (carbonyl) không ổn định 6 . Hậu quả của sự
không ổn định này là PEG Interferon alfa-2b ( 12KD ) có xu hướng có tác dụng
như là một tiền chất (prodrug) ở trong máu, PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) có
thể bỏ kết nối với PEG, phóng thích interferon alfa-2b vào hệ tuần hoàn 6,22 .
Chính vì lý do này mà PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) không ổn định trong dung

dịch, phải lưu giữ ở dạng bột đông khô và được pha thành dịch thuốc ngay trước
khi tiêm.

Tổng hợp PEG interferon alfa-2a (40KD)
Trong PEG interferon alfa-2a ( 40KD ), dẫn xuất mPEG (PEG2-NHS) bao gồm
hai chuỗi 20 KD PEG, một liên kết với nhóm e -amino và một liên kết với nhóm
tận cùng alfa-amino của lysine. Nhóm carboxyl của lysine chuyển thành N-
hydroxysuccinimide ester (NHS) 7 , có thể phản ứng với nhóm amin tự do của
interferon alfa-2a để hình thành liên kết amide bền vững 19. Trái ngược với SC-
PEG, PEG2-NHS chỉ có thể kết nối với một số vị trí của lysine 19 (Bảng 3 ).

Kết nối prôtêin giữa mPEG 40KD và Interferon alfa-2a
Cầu nối liên kết giữa mPEG 40KD và interferon alfa-2a là cầu nối amide bền
vững. Hậu quả là phân tửmPEG 40KD không tách ra dễ dàng từ interferon alfa 19
. Vì vậy PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) là chất có hoạt tính sinh học và không
phải là một tiền chất của interferon a . Thêm vào đó, PEG Interferon alfa-2a (
40KD ) có thể được bảo quản trong dung dịch được pha saün để tiêm.

Số lượng và vị trí kết dính
mPEG có khả năng kết dính vào prôtêin như interferon alfa ở một số vị trí khác
nhau. Có một số yếu tố ảnh hưởng trên vị trí kết dính như:
• Nhóm chức năng trên dẫn xuất mPEG.
• Cấu tạo của mPEG.
• Điều kiện phản ứng ví dụ như pH, nhiệt độ.

Như đã thảo luận ở trên, mPEG không phân nhánh được dùng trong PEG
interferon alfa-2b (12KD) có thể phản ứng với nhiều acid amin. Ngược lại, mPEG
có nhánh dùng trong PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) chỉ phản ứng với một số ít
vị trí còn lại của lysine.

Các đặc điểm của PEG-hóa trong PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) và PEG
interferon alfa-2a ( 40KD ) được tóm tắt trong Bảng 4 sau đây:

Bảng 4 - Đặc điểm của PEG-hóa trong PEG interferon alfa-2b (12KD) và
PEG interferon alfa-2a (40KD)
PEG interferon alfa-2b (12KD) PEG interferon alfa-2a (40KD)
mPEG nhỏ, thẳng, 12KD Hai chuỗi mPEG 20KD, kết nối th
ành
mPEG 40KD to và phân nhánh.
mPEG đư
ợc hoạt hóa bằng succinimidyl
carbonate, có kh
ả năng phản ứng với
mPEG đư
ợc hoạt hóa bằng
hydroxysuccinimide, kết dính lại th
ành
nhiều loại acid amin m
ột cấu tạo to, phân nhánh, cho phép kết
dính đặc hiệu với các vị trí còn l
ại của
lysine.
13 đồng phân ở những vị trí khác nhau. 6 đồng phân ở những vị trí khác nhau.
Loại đồng phân chủ yế
u (12KD mPEG
k
ết dính với His 34 ) có cầu nối thủy
phân urethane (carbonyl) không ổn định

Cầu nối amide ổn định giữa mPEG v

à
lysine trên chuỗi prôtêin.
95% monoPEGylated 95% monoPEGylated
Bảo quản ở dạng bột, tái tạo trư
ớc khi
tiêm
Bảo quản ở dạng dung d
ịch, ổn định ít
nhất là 2 năm.

Các dạng sản phẩm PEG-hóa của các IFN a , do vậy, có cấu tạo khác nhau.


ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC
PEG-hóa có khả năng gia tăng tính chất dược động học của interferon alfa, nhưng
nó cũng có khả năng làm thay đổi hiệu quả của thuốc. Tác dụng của PEG-hóa trên
hoạt tính sinh học của interferon alfa được đánh giá in vitro và in vivo .
So sánh in vitro và in vivo
Sự khác nhau giữa khối lượng PEG và hoạt tính in vitro và in vivo . In vitro , hoạt
tính sinh học giảm, trong khi khối lượng PEG tăng. Trong khi đó in vivo , hoạt
tính sinh học gia tăng khi khối lượng PEG tăng. Hiện tượng trái ngược có thể giải
thích bằng những khác biệt cơ bản giữa hệ thống in vitro và in vivo .
• Thực nghiệm in vitro có nhiều điểm giới hạn, chủ yếu là không có tiến trình đào
thải - thuốc cho thêm vào ống nghiệm vẫn còn nguyên trong ống nghiệm trong
suốt quá trình thực nghiệm và vì thường không bị chuyển hóa, tất cả các loại thuốc
(kể cả thuốc không PEG-hóa) có tác dụng như khi chúng tồn tại mãi mãi. Trên mô
hình in vivo , thuốc bị chuyển hóa và bài tiết và như vậy sự bán hủy của thuốc có
thể trở thành yếu tố giới hạn trong việc xác định hoạt tính.
• Những mặt hạn chế quan trọng của hệ thống in vitro là chỉ có một số ít vị trí thụ
thể tác dụng và thời gian ủ bệnh tương đối ngắn. Hơn nữa, những thay đổi cấu

hình và thay đổi tính chất kết dính tĩnh điện, tính không ưa nước của prôtêin PEG-
hóa có thể ảnh hưởng đến ái tính kết dính với thụ thể, kết quả là giảm hoạt tính in
vitro khi tăng khối lượng PEG. Những yếu tố này có ảnh hưởng tới các thực
nghiệm in vitro về khả năng đánh giá chính xác các hoạt tính của thuốc trên in
vivo .
• Ngược lại, khả năng tiếp xúc được với thuốc lâu hơn nhờ các prôtêin được PEG
hóa có thời gian tuần hoàn dài hơn, cùng với rất nhiều vị trí gắn kết thụ thể có
được nhờ môi trường in vivo , sẽ bù lại bất cứ tác động nào của PEG hóa trên
tương tác gắn kết trong môi trường in vivo. Cuối cùng, đối với một loại thuốc có
thời gian tồn tại trong hệ tuần hoàn dài, khả năng tiếp xúc với thuốc trên in vivo
được kéo dài hơn và kết quả là tăng cường được hoạt tính sinh học trên in vivo.
Tóm lại, sự phát triển một loại PEG interferon alfa tối ưu phụ thuộc vào sự cân
bằng giữa việc kéo dài thời gian bán hủy với hoạt động duy trì các tác dụng sinh
học. Kết quả này đạt được bằng cách gắn một phân tử mPEG 40KD to, có phân
nhánh kết hợp với interferon alfa-2a qua cầu nối amide bền vững để tạo ra PEG
interferon alfa-2a ( 40KD ). Phần giải thích cho câu hỏi bằng cách nào quá trình
PEG-hóa tối ưu sẽ mang lại sự khác biệt về dược động học và hiệu quả lâm sàng
sẽ được trình bày trong những chương sau.

SO SÁNH DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA PEG INTERFERON VỚI
INTERFERON THÔNG THƯỜNG (KHÔNG BIẾN ĐỒI)
Interferon alfa thông thường (không biến đổi)
Sau khi được tiêm dưới da, interferon alfa không biến đổi được hấp thu nhanh
chóng vào trong máu với nửa thời gian hấp thu vào khoảng 2,3h. Khi vào được hệ
tuần hoàn, interferon alfa không biến đổi sẽ được phân phối rộng rãi trong các dịch
cơ thể và mô, như vậy nó có V d lớn, dao động trong khoảng 31-98 L .

Sau khi tiêm dưới da một liều interferon alfa không biến đổi một liều 3 triệu đơn
vị/ml, nồng độ tối đa C max trung bình là 13,4 đơn vị/ml (vào khoảng 0,1 ng/ml)
sẽ đạt được trong vòng 10h (T max ). Nửa thời gian tồn tại (t 1/2 ) của interferon

alfa không biến đổi tương đối ngắn (3-8h) 1,14,27 và đây là yếu tố chính giới hạn
hiệu quả điều trị của phân tử này. Thực ra, phần lớn interferon alfa không biến đổi
(70-80%) được chuyển hóa nhanh chóng và thải ra ngoài theo đường thận, tuy vẫn
còn một số ít bị thóai hóa bởi các proteases không đặc hiệu trong máu. Sự chuyển
hóa và thải trừ nhanh chóng của interferon alfa không biến đổi đồng nghĩa với
hiện tượng là sau 24 giờ chỉ còn rất ít, nếu có, IFN a không biến đổi còn hiện diện
trong huyết thanh. Điều này cho thấy cần phải thường xuyên dùng nhiều liều
interferon alfa không biến đổi mới đạt được hiệu quả lâu dài.

Điều trở ngại lớn nhất của việc dùng nhiều liều interferon alfa không biến đổi là
nồng độ thuốc trong huyết thanh rất dao động, tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và tối thiểu
không xác định được. Nồng độ tối đa của interferon alfa có liên quan đến tỷ lệ cao
tác dụng phụ giả cúm, làm ảnh hưởng tới sự dung nạp của interferon alfa không
biến đổi. Nồng độ thấp nhất của interferon alfa biểu hiện thời điểm không có
interferon alfa trong hệ tuần hoàn, do vậy không duy trì được tác dụng ức chế siêu
vi và virus có thể tái hiện trở lại.

Đặc điểm của interferon alfa không biến đổi là :
• Cmax có thể đạt được trong vòng 10h.
• T1/2 = 3-8h 1,14,27
• Trong vòng 24h, interferon alfa không biến đổi không còn hoặc còn lại rất ít
trong huyết thanh.
• Tỉ lệ tối đa và tối thiểu không xác định được.
• Nồng độ tối đa của interferon alfa không biến đổi có liên quan đến tác dụng
ngoại ý, trong khi thời gian không có interferon alfa trong huyết thanh có liên
quan đến sự tái hiện trở lại của siêu vi.

PEG interferon alfa-2b (12KD)
Giống với interferon không biến đổi, PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) được hấp
thu nhanh chóng sau khi tiêm dưới da và có nửa thời gian hấp thu chỉ vào khỏang

4,6h . Sau khi vào máu, PEG interferon alfa-2b được phân phối rộng rãi trong các
loại dịch cơ thể và mô, và kết quả là Vd có thể phụ thuộc vào thể trọng của mỗi
người. Trên thực tế liều dùng của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) được đề nghị
tính theo thể trọng . Hơn nữa, trong một nghiên cứu gần đây, V d trung bình đối
với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) chỉ thấp hơn một chút so với interferon alfa-
2b không biến đổi (0,99 L/kg so với 1,4 L/kg). Do vậy, đối với một người có thể
trọng trung bình là 70 kg, V d có thể lần lượt là 69L và 98L.

Sau một mũi tiêm dưới da PEG interferon alfa-2b ( 12KD ), C max được ghi nhận
vào khoảng 15 đến 44h (T max ) và sau đó nồng độ thuốc sẽ giảm dần. C max đối
với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) gia tăng theo liều lượng. Tỉ lệ nồng độ tối đa
và tối thiểu đối với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) vào khoảng 100:1.

Hiện tượng giảm nồng độ PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) trong vòng 2-3 ngày
sau khi sử dụng đã dẫn tới khuyến cáo rằng trong 4 ngày cuối của phác đồ dùng
thuốc 1 lần/tuần, nồng độ của PEG interferon alfa-2b (12KD) không đủ cao để
duy trì tác dụng ức chế siêu vi 31 . Hơn nữa, trong những tài liệu được trình bày
gần đây tại hội nghị nghiên cứu về bệnh gan ở châu Aâu năm 2003 cho thấy sau 5
ngày tiêm, nồng độ PEG interferon alfa-2b chỉ ở mức giới hạn hoặc không phát
hiện được. Những kết quả này cho thấy khi điều trị bằng PEG interferon alfa-2b (
12KD ), tác dụng ức chế siêu vi có thể không duy trì được trong suốt một tuần lễ.

Thời gian bán hủy của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) vào khoảng 40h, thanh
thải trung bình của thuốc này vào khỏang 1/10 của interferon alfa không biến đổi
(22 ml/h/kg so với 231 ml/h/kg). Thanh thải qua đường thận của PEG interferon
alfa-2b ( 12KD ) vào khỏang 30%, số còn lại bị thải trừ do chuyển hóa ở gan và do
sự giáng hóa sau khi tương tác với các thụ thể đối với interferon của tế bào.

Đặc điểm của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) là :
• C max đối với liều đầu có thể đạt được trong vòng 1-2 ngày. Nồng độ thuốc

trong huyết thanh giảm dần sau 48-72h.
• Tác dụng ức chế siêu vi có thể không duy trì được trong suốt một tuần lễ khi
dùng thuốc 1 lần/tuần .
• C max gia tăng theo mức liều dùng.
• Tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu vào khoảng 100/1.
• T 1/2 vào khoảng 40h .
• Thanh thải giảm 10 lần so với interferon alfa không biến đổi.

PEG interferon alfa-2a (40KD)
Hấp thu của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) chậm và kéo dài hơn so với
interferon không biến đổi, điều này phản ảnh bằng nửa thời gian hấp thu của PEG
interferon alfa-2a ( 40KD ) (50h so với 2,3h). Khi vào tới hệ tuần hoàn, PEG
interferon alfa-2a ( 40KD ) phân phối chủ yếu trong máu và dịch mô kẽ, nhiều hơn
tại các mô. Do vậy, thuốc có thể tích phân phối hạn chế, V d tương tự như thể tích
của máu. Thể tích phân phối của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) vào khoảng 6
đến 14L.