Eftersom bioläkemedel är medel- och högmolekylära, biologiskt aktiva makromolekyler, de absorberas inte lätt av tunntarmen, resulterar i en flaskhals för oral administrering. Nu, forskare från Kumamoto University i Japan har hittat en ny, tunntarmgenomsläpplig peptid som kan underlätta upptaget av biofarmaceutiska produkter i matsmältningskanalen. Upptäckten förväntas i hög grad bidra till utvecklingen av oralt administrerade läkemedel för mediciner som för närvarande endast är tillgängliga genom injektion, inklusive allmänt använda bioläkemedel som insulin.

Oralt administrerade läkemedel är bland de mest bekväma och säkraste typerna av mediciner. Många läkemedel som för närvarande finns på marknaden är föreningar med låg molekylvikt som kan absorberas av tunntarmen. Biomediciner som insulin, antikroppar och nukleinsyror är nästan helt oabsorberade i tunntarmen eftersom de är makromolekylära föreningar med stora molekylvikter. Därför, det finns för närvarande inga orala formuleringar för dessa bioläkemedel, så de administreras genom injektioner, som är fysiskt och psykiskt belastande för patienten.

Cellpenetrerande peptider (CPP) är peptider som underlättar leveransen av molekyler med låg cellmembranpermeabilitet, inklusive proteiner och nukleinsyror, genom cellmembranet. Det är därför en lovande metod för att underlätta absorption (penetration) av polymera läkemedel i tunntarmen. Dock, när man använder befintliga CPP för att binda till bioläkemedel, effekten på förbättring av tarmabsorptionen är liten.

Forskare vid Kumamoto University trodde att även om befintliga CPP underlättar transporten från mag-tarmkanalen till tunntarmsepitelceller, transporten från insidan av cellerna till blodet underlättas inte bra. Därför, de sökte efter "tunntarmgenomsläppliga peptider" för att förbättra absorptionen av bioläkemedel i matsmältningskanalen.

Virus som kallas fager används ofta för att söka efter peptider med specifika funktioner. Från ett fagbibliotek som presenterar cykliska peptider av aminosyrasekvenser, forskare samlade fager som tränger igenom Caco-2-cellskiktet. De analyserade sedan fagpeptiderna som genomsyrade cellen eftersom Caco-2-celler används i stor utsträckning som en absorptionsmodell för mänsklig tunntarm. Eftersom fager vanligtvis är större än bioläkemedel, cirka 1 mikrometer i storlek, cykliska peptider som främjar absorption av fager i tunntarmen bör ha förmågan att underlätta absorption av bioläkemedel.

Tre nya cykliska peptider identifierades som ett resultat av analysen. Dessa cykliska peptider underlättade absorptionen av fager i Caco-2-celler och i mus-tunntarm. En analys av denna cykliska peptid fann att den överförs till cellen genom makropinocytos, en mekanism som används för att införliva stora, extracellulära ämnen in i cellen.

"Målet med vår forskning var att möjliggöra oral administrering av läkemedel med hög molekylvikt. Dessa mediciner absorberas inte lätt av tunntarmen och administreras vanligtvis genom injektion. Vi har löst detta hinder genom att binda nya tarmgenomsläppliga cykliska peptider till bioläkemedel, " sa professor Sumio Ohtsuki vid Kumamoto Universitys institution för farmaceutisk mikrobiologi. "Vi förväntar oss att vår utveckling kommer att leda till förbättrad livskvalitet för patienterna."

Detta fynd publicerades online i Journal of Controlled Release den 27 juli 2017.