GLP-1 peptidy vysvětleny: jednoduchý, duální a trojitý agonista

GLP-1 (glukagonu podobný peptid-1) je střevní hormon, který tělo uvolňuje po jídle. Patří mezi inkretinové hormony, skupinu peptidů, které zvyšují uvolňování inzulinu, když stoupne hladina glukózy v krvi. V přirozené podobě vydrží GLP-1 v krvi jen asi dvě minuty. Syntetické analogy tento problém řeší a staly se základem celé třídy výzkumných peptidů a schválených léků. Tento průvodce vysvětluje, co GLP-1 dělá, jak do toho zapadají příbuzné hormony GIP a glukagon a co znamenají pojmy single, dual a triple agonist.

Co je GLP-1 a odkud pochází?

GLP-1 se odštěpuje z většího prekurzorového proteinu zvaného proglukagon. Tvoří ho specializované buňky ve sliznici střeva, tzv. L buňky. Většina L buněk sídlí v dolní části tenkého střeva a v tlustém střevě. Když živiny dorazí k těmto buňkám, uvolní GLP-1 do krve během několika minut.

Aktivní forma hormonu je řetězec 30 nebo 31 aminokyselin, zapisovaný jako GLP-1(7-36) amid nebo GLP-1(7-37). Váže se na receptor GLP-1, což je receptor třídy B spřažený s G proteinem. Tento receptor najdeme na beta buňkách slinivky břišní, které tvoří inzulin, v několika oblastech mozku, v žaludku, v srdci a v dalších tkáních. Podrobný přehled biologie GLP-1 od Daniela Druckera (2018) v časopise Cell Metabolism popisuje hlavní účinky, které po aktivaci receptoru následují:

• Uvolňování inzulinu: GLP-1 zvyšuje sekreci inzulinu, ale pouze při zvýšené hladině glukózy

• Potlačení glukagonu: snižuje produkci glukagonu z alfa buněk slinivky břišní

• Vyprazdňování žaludku: zpomaluje přesun potravy ze žaludku do střeva

• Signalizace chuti k jídlu: působí na neurony v hypotalamu a mozkovém kmeni, které regulují příjem potravy

Důležitá je závislost účinku na inzulinu na glukóze. GLP-1 nenutí tělo uvolňovat inzulin, když je hladina cukru v krvi v normě, a to je jeden z důvodů, proč se tento receptor stal atraktivním cílem pro léky.

Proč má přirozený GLP-1 poločas rozpadu dvě minuty

Přirozený GLP-1 není dobrým kandidátem na léčivo. Enzym dipeptidylpeptidáza-4 (DPP-4) odštěpí první dvě aminokyseliny peptidu téměř okamžitě po uvolnění. Štěpení probíhá za alaninem na pozici 8. Zkrácený fragment už receptor neaktivuje. Spolu s rychlým vylučováním ledvinami to dává přirozenému GLP-1 plazmatický poločas rozpadu přibližně jednu až dvě minuty.

Chemici zabývající se peptidy používají tři hlavní úpravy, aby analogy GLP-1 vydržely déle. Přehled Knudsena a Laua (2019) ve Frontiers in Endocrinology popisuje, jak se tyto postupy uplatnily u liraglutidu a semaglutidu:

• Odolnost vůči DPP-4: alanin na pozici 8 se nahradí, například kyselinou aminoisomáselnou (Aib). DPP-4 řetězec už nemůže přerušit.

• Mastné kyselinové řetězce: lipidový řetězec se připojí k postrannímu řetězci lysinu přes krátký spojovací článek. Liraglutid nese C16 mastnou kyselinu, semaglutid C18 mastnou dikyselinu.

• Vazba na albumin: mastná kyselina se reverzibilně váže na albumin, nejhojnější bílkovinu v krvi. Navázaný peptid je chráněn před enzymy a před filtrací v ledvinách a pomalu se uvolňuje.

Výsledkem je dramatická změna poločasu rozpadu. Liraglutid dosahuje přibližně 13 hodin, což umožňuje dávkování jednou denně u schváleného léku. Semaglutid dosahuje přibližně jednoho týdne, jak uvádějí Lau a kol. (2015) v Journal of Medicinal Chemistry. Stejné principy se používají u duálních a trojitých agonistů popsaných níže.

GLP-1 vs GIP vs glukagon: tři třídy receptorů

GLP-1 je jedním ze tří příbuzných hormonů, které mají podobnou strukturu a signalizují přes příbuzné receptory. Pochopení rozdílů vysvětluje, proč novější peptidy cílí na více než jeden receptor najednou.

• Receptor GLP-1: aktivuje ho GLP-1 z L buněk. Hlavní účinky jsou inzulinem řízené uvolňování inzulinu závislé na glukóze, pomalejší vyprazdňování žaludku a snížená signalizace chuti k jídlu.

• Receptor GIP: aktivuje ho glukózo-dependentní inzulinotropní polypeptid. GIP uvolňují K buňky v horní části tenkého střeva. Po jídle také zvyšuje uvolňování inzulinu a působí na tukovou tkáň a na mozek. Přehled Müllera a kol. (2019) v časopise Molecular Metabolism rozebírá, jak signalizace přes receptor GIP doplňuje účinky GLP-1 v modelech na zvířatech.

• Receptor glukagonu: aktivuje ho glukagon z alfa buněk slinivky břišní. Glukagon zvyšuje hladinu glukózy v krvi tím, že uvolňuje zásobní glukózu z jater, a zvyšuje výdej energie. Samotný by byl nežádoucí. V kombinaci s aktivitou receptoru GLP-1 je účinek na zvýšení glukózy vyvážen účinkem na inzulin.

Všechny tři receptory patří do stejné rodiny receptorů třídy B spřažených s G proteinem. Právě tato strukturní podobnost umožňuje navrhnout jeden peptid, který se váže na více než jeden receptor. Širší přehled sloučenin v této oblasti najdete v naší kolekci peptidů GLP-1 pro regulaci hmotnosti.

Jednoduchí, duální a trojití agonisté vysvětleni

Agonista je molekula, která aktivuje receptor. Pojmy single, dual a triple označují, kolik ze tří receptorů peptid aktivuje.

Jednoduchí agonisté: semaglutid a liraglutid

Jednoduchí agonisté působí pouze na receptor GLP-1. Liraglutid se shoduje s přirozeným GLP-1 na 97 procent, má jednu záměnu aminokyseliny a C16 mastnou kyselinu. Semaglutid přidává substituci Aib na pozici 8 a delší C18 dikyselinový řetězec. V klinické studii STEP 1 (Wilding a kol., 2021, New England Journal of Medicine) dostalo 1 961 dospělých s nadváhou nebo obezitou jednou týdně semaglutid 2,4 mg nebo placebo po dobu 68 týdnů. Průměrná změna tělesné hmotnosti činila pokles o 14,9 % u semaglutidu a pokles o 2,4 % u placeba.

Duální agonisté: tirzepatid

Tirzepatid je peptid o 39 aminokyselinách, který aktivuje receptor GIP i receptor GLP-1. Coskun a kol. (2018) v časopise Molecular Metabolism popisují jeho objev. Sekvence vychází z přirozeného GIP se změnami, které přidávají aktivitu na receptoru GLP-1, a navíc C20 mastnou dikyselinu pro vazbu na albumin. Jeho poločas rozpadu je přibližně pět dní. V klinické studii SURMOUNT-1 (Jastreboff a kol., 2022, New England Journal of Medicine) dostalo 2 539 dospělých tirzepatid 5 mg, 10 mg nebo 15 mg jednou týdně, nebo placebo, a to po dobu 72 týdnů. Průměrné změny tělesné hmotnosti byly pokles o 15,0 %, 19,5 % a 20,9 % pro tři dávky, oproti poklesu o 3,1 % u placeba.

Trojití agonisté: retatrutid

Retatrutid jde o krok dál a aktivuje receptory GIP, GLP-1 a glukagonu. Coskun a kol. (2022) v časopise Cell Metabolism uvádějí, že peptid je také postaven na páteři GIP s C20 mastnou dikyselinou a má poločas rozpadu přibližně šest dní. Fáze 2 studie Jastreboffa a kol. (2023) v New England Journal of Medicine zahrnula 338 dospělých s obezitou po dobu 48 týdnů. Průměrná změna hmotnosti po 48 týdnech činila pokles o 8,7 % (1 mg), o 17,1 % (skupina 4 mg), o 22,8 % (skupina 8 mg) a o 24,2 % (skupina 12 mg), oproti poklesu o 2,1 % u placeba. Retatrutid je ve fázi 3 klinického hodnocení a není schváleným léčivem.

Srovnávací tabulka: cíle receptorů a poločas rozpadu

Hodnoty poločasu rozpadu pocházejí z objevných článků uvedených ve zdrojích. Popisují referenční farmaceutické sloučeniny, nikoli materiál výzkumné kvality.

Výzkumné sloučeniny GLP-1: GLP-2T a GLP-3RT

Sloučeniny v naší nabídce jsou výzkumné peptidy, nikoli farmaceutické produkty. GLP-2T je výzkumná sloučenina s duálním agonismem, navržená podle profilu receptorů GIP a GLP-1. GLP-3RT je výzkumná sloučenina s trojitým agonismem, navržená podle profilu receptorů GIP, GLP-1 a glukagonu. Obě jsou dodávány jako lyofilizovaný prášek ve velikostech lahviček od 10 mg do 40 mg, každá s certifikátem analýzy (COA) pro danou šarži.

Na co myslet při práci s těmito sloučeninami:

• Vyrábějí se chemickou syntézou peptidů pro in vitro a předklinický výzkum.

• Nejsou to značkové léky a neprošly žádným klinickým hodnocením.

• COA dokládá identitu a čistotu dané šarže, což je základ pro jakoukoli experimentální práci.

• Lyofilizovaný prášek se skladuje při teplotě minus 20 °C a před použitím se rozpouští ve sterilním rozpouštědle. Postupy popisuje náš návod jak rekonstituovat peptidy.

Regulatorní status peptidů GLP-1

Regulatorní situace je rozdělena na dvě části. Na jedné straně jsou schválené léky. Liraglutid, semaglutid a tirzepatid jsou autorizovány úřady FDA a EMA pro definované indikace a ke každému je zveřejněna informace o přípravku, například stránka EMA o tirzepatidu (Mounjaro). Retatrutid nebyl nikde schválen.

Na druhé straně jsou výzkumné sloučeniny, jako GLP-2T a GLP-3RT. Nejsou schváleny pro žádné lékařské použití. Prodávají se jako výzkumné chemikálie pouze pro laboratorní použití a nejsou určeny pro lidské ani veterinární použití.

Ve sportu nejsou agonisté receptorů GLP-1, GIP a glukagonu uvedeni na aktuálním Seznamu zakázaných látek WADA. Seznam se aktualizuje každý rok a sportovci, na které se vztahují pravidla proti dopingu, by měli před jakýmkoli závěrem ověřit nejnovější verzi.

Často kladené otázky o peptidech GLP-1

Zdroje

• Drucker DJ (2018). Mechanisms of action and therapeutic application of glucagon-like peptide-1. Cell Metabolism 27(4), 740-756. doi:10.1016/j.cmet.2018.03.001

• Müller TD, Finan B, Bloom SR, et al. (2019). Glucagon-like peptide 1 (GLP-1). Molecular Metabolism 30, 72-130. doi:10.1016/j.molmet.2019.09.010

• Knudsen LB, Lau J (2019). The discovery and development of liraglutide and semaglutide. Frontiers in Endocrinology 10, 155. doi:10.3389/fendo.2019.00155

• Lau J, Bloch P, Schäffer L, et al. (2015). Discovery of the once-weekly glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analogue semaglutide. Journal of Medicinal Chemistry 58(18), 7370-7380. doi:10.1021/acs.jmedchem.5b00726

• Wilding JPH, Batterham RL, Calanna S, et al. (2021). Once-weekly semaglutide in adults with overweight or obesity. New England Journal of Medicine 384, 989-1002. doi:10.1056/NEJMoa2032183

• Coskun T, Sloop KW, Loghin C, et al. (2018). LY3298176, a novel dual GIP and GLP-1 receptor agonist for the treatment of type 2 diabetes mellitus: from discovery to clinical proof of concept. Molecular Metabolism 18, 3-14. doi:10.1016/j.molmet.2018.09.009

• Jastreboff AM, Aronne LJ, Ahmad NN, et al. (2022). Tirzepatide once weekly for the treatment of obesity. New England Journal of Medicine 387(3), 205-216. doi:10.1056/NEJMoa2206038

• Coskun T, Urva S, Roell WC, et al. (2022). LY3437943, a novel triple glucagon, GIP, and GLP-1 receptor agonist for glycemic control and weight loss: from discovery to clinical proof of concept. Cell Metabolism 34(9), 1234-1247. doi:10.1016/j.cmet.2022.07.013

• Jastreboff AM, Kaplan LM, Frías JP, et al. (2023). Triple-hormone-receptor agonist retatrutide for obesity: a phase 2 trial. New England Journal of Medicine 389(6), 514-526. doi:10.1056/NEJMoa2301972

• Evropská agentura pro léčivé přípravky (EMA). Mounjaro (tirzepatide) EPAR. ema.europa.eu

Tento článek shrnuje publikovaný výzkum pouze pro informaci. Nejde o lékařskou radu. Všechny produkty na tomto webu se prodávají pouze pro laboratorní výzkum a nejsou určeny pro lidské ani veterinární použití.