J Pharm Sci. 2020 Feb;109(2):981-991. doi: 10.1016/j.xphs.2019.10.052. Epub 2019 Nov 2. Konjugation von Amin-funktionalisierten Polyestern mit Dimethylcasein unter Verwendung mikrobieller Transglutaminase Abstrakt Protein-Polymer-Konjugate werden als Therapeutika verwendet, da sie im Vergleich zu nativen Proteinen häufig eine höhere Stabilität, eine längere Halbwertszeit in vivo und eine geringere Immunogenität aufweisen. Der erste Teil dieses Berichts beschreibt die enzymatische Synthese von Poly(glycerinadipat) (PGA(M)) durch Umesterung zwischen Glycerin und Dimethyladipat unter Verwendung von Lipase B aus Candida antarctica. PGA(M) ist ein hydrophiler, biologisch abbaubarer, aber wasserunlöslicher Polyester. Durch Acylierung wird PGA(M) mit 6-(Fmoc-Amino)hexansäure und mit hydrophilen Poly(ethylenglykol)-Seitenketten (mPEG12) modifiziert, wodurch das Polymer hochgradig wasserlöslich wird. Anschließend werden Schutzgruppen (Fluorenylmethyloxycarbonyl) entfernt, um einen Polyester mit primären Amingruppen zu erzeugen, nämlich PGA(M)-g-NH2-g-mPEG12. Mittels 1H-NMR-Spektroskopie, FTIR-Spektroskopie und Gelpermeationschromatographie wurden die chemische Struktur und der Polydispersitätsindex von PGA(M) vor und nach der Modifizierung bestimmt. Im zweiten Teil diskutieren wir die mikrobielle Transglutaminase-vermittelte Konjugation des Modellproteins Dimethylcasein mit PGA(M)-g-NH2-g-mPEG12 unter milden Reaktionsbedingungen. SDS-PAGE belegt die Protein-Polyester-Konjugation. Schlüsselwörter: CAL-B; Amin-funktionalisierter Polyester; enzymatische Polymerisation; mikrobielle Transglutaminase (mTGase); Poly(glycerinadipat) (M); Protein-Polymer-Konjugat.

Bioconjug Chem. 19. Februar 2025;36(2):179-189. doi: 10.1021/acs.bioconjchem.4c00392. Epub 20. Januar 2025. PEGylierung des Dipeptid-Linkers verbessert den therapeutischen Index und die Pharmakokinetik von Antikörper-Wirkstoff-Konjugaten Abstrakt Hydrophobe Wirkstoffe, die in Antikörper-Wirkstoff-Konjugate (ADCs) integriert sind, sind hydrophilen Wirkstoffen nach der Freisetzung aus den ADCs typischerweise hinsichtlich der Tumorpenetration und der Abtötung von Nebenwirkstoffen überlegen. Sie neigen jedoch zur Aggregation und beschleunigten Plasmaclearance, was zu einer verringerten Wirksamkeit und erhöhten Toxizität der ADC-Moleküle führt. Die Abschirmung der Hydrophobie von Wirkstoffen durch den Einbau von Polyethylenglykol (PEG)-Elementen oder Zuckergruppen in die ADC-Linker hat sich als praktikable Alternative zur direkten Verwendung hydrophiler Wirkstoffe herausgestellt. In dieser Studie wurden ADC-Linker mit PEG- oder Zuckergruppen durch Modifizierung von Dipeptid-Linkern synthetisiert, wobei hydrophobes Monomethylauristatin E (MMAE) als Beispiel für einen hydrophoben Wirkstoff diente. Alle Drug-Linker (DLs) wurden mit RS7, einem humanisierten Antikörper gegen Trop-2, konjugiert, wobei das Drug-to-Antibody-Ratio (DAR) auf 4 oder 8 festgelegt wurde. Unter diesen zeigte das ADC-Molekül RS7-DL 11, das einen Methyl-PEG24 (mPEG24)-Anteil als Seitenkette des Valin-Lysin-PAB (VK)-Linkers aufweist, maximale Hydrophilie, biophysikalische Stabilität und Tumorsuppression, zusammen mit verlängerter Halbwertszeit und verbesserter Verträglichkeit bei Tieren. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass wir durch PEGylierung des traditionellen Dipeptid-Linkers eine optimierte ADC-Konjugationstechnologie demonstriert haben, die zur Konjugation ultrahydrophober Nutzlasten eingesetzt werden kann und so sowohl den therapeutischen Index als auch das pharmakokinetische Profil verbessert.

Langmuir. 1. Juli 2014;30(25):7465-74. doi: 10.1021/la500403v. Epub 17. Juni 2014. Einfluss von Polyethylenglykol, Alkyl und Oligonukleotid-Spacern auf die Bindung, Sekundärstruktur und Selbstassemblierung von Fraktalkin-bindenden FKN-S2-Aptamer-Amphiphilen Abstrakt Zuvor haben wir ein Aptamer namens FKN-S2 identifiziert, das das Zelloberflächenprotein Fractalkin mit hoher Affinität und Spezifität bindet. In dieser Arbeit wurde dem Aptamer ein hydrophober Dialkyl-C16-Schwanz hinzugefügt, um ein Aptamer-Amphiphil zu erzeugen. Wir untersuchten, wie der Schwanz und ein zwischen dem Schwanz und der Aptamer-Kopfgruppe eingefügtes Spacer-Molekül unterschiedlicher Länge und Hydrophobie die Bindung, Struktur und Selbstassemblierungseigenschaften des Aptamer-Amphiphils beeinflussen. Wir synthetisierten Aptamer-Amphiphile ohne Spacer (NoSPR), Polyethylenglykol (PEG4, PEG8, PEG24), Alkyl (C12 und C24) oder Oligonukleotid (T10 und T5: 10 und 5 Thymin und A10: 10 Adenin) als Spacer. Das Hinzufügen des Schwanzes reduzierte die Bindungsaffinität des Aptamer-Amphiphils im Vergleich zum freien Aptamer um mehr als das 7,5-fache. Die hydrophoben Alkyl-Spacer führten zum größten Affinitätsverlust, und die hydrophilen PEG-Spacer verbesserten die Amphiphil-Affinität, stellten sie jedoch nicht auf das Niveau des freien Aptamers wieder her. Interessanterweise produzierten Oligonukleotid-Spacer die Amphiphile mit der höchsten Affinität. Die Nukleotidzusammensetzung hatte jedoch keinen Einfluss auf die Affinität, da die T10- und A10-Spacer die gleiche Affinität hatten. Die Amphiphile mit Oligonukleotid-Spacer hatten die höchste Affinität, da der Oligonukleotid-Spacer die Affinität des freien Aptamers erhöhte; das FKN-S2-Aptamer plus Oligonukleotid-Spacer hatte eine höhere Affinität als das freie FKN-S2-Aptamer. Zirkulardichroismus (CD)-Spektroskopie und thermische Schmelzuntersuchungen zeigten, dass das Aptamer eine Stammschleife und einen intramolekularen G-Quadruplex bildet. Der Schwanz stabilisierte die Bildung des G-Quadruplex in einem Puffer stark. Kryo-Transmissionselektronenmikroskopie (Kryo-TEM) zeigte, dass sich die Aptamer-Amphiphile, unabhängig vom verwendeten Spacer, zu Mizellen und Nanobändern zusammenlagerten, flachen, oft verdrehten Doppelschichtstrukturen. Schließlich wurden mit dem FKN-S2-Amphiphil funktionalisierte Liposomen mit Fractalkin-exprimierenden Zellen inkubiert. Das Ausmaß der Bindung war abhängig von der Konzentration des Amphiphils auf der Liposomenoberfläche.

Biosens Bioelectron. 15. September 2019, 14:111477. doi: 10.1016/j.bios.2019.111477. Epub 25. Juni 2019. Neuartiges Thiol-PEG-Linkermolekül für die Entwicklung von Biosensoren auf Goldoberflächen Abstrakt Die oberflächenmodifizierenden Linkermoleküle können die Leistung und Lebensdauer von Biosensoren direkt beeinflussen. Sie müssen die Anlagerung einer biologischen Erkennungsschicht an die Sensoroberfläche sowie deren Schutz vor Fouling ermöglichen. Jüngste Fortschritte auf diesem Gebiet haben mehrere Schlüsselfaktoren identifiziert, die die Effizienz, Stabilität und den Antifouling-Effekt einer aus oberflächenmodifizierenden Linkermolekülen gebildeten Schicht erhöhen können. Diese Arbeit präsentiert ein einfaches Syntheseverfahren, die Charakterisierung und die Anwendung eines neuartigen thiolierten PEG-Oberflächenmodifizierungsmoleküls (DSPEG2), das als Mehrzweck-Linker für Goldoberflächen fungieren könnte. Die Analysen der molekularen räumlichen Verteilung von DSPEG2 auf Goldoberflächen erfolgten mittels Flugzeit-Sekundärionen-Massenspektrometrie (TOF-SIMS) und Röntgen-Photoelektrospektroskopie (XPS). Die Immobilisierung von DSPEG2 auf Goldoberflächen wurde mittels zyklischer Voltammetrie (CV), elektrochemischer Impedanzspektroskopie (EIS) und Oberflächenplasmonenresonanz (SPR) untersucht. Unsere vorläufigen Ergebnisse zeigten, dass DSPEG2 ein vielversprechendes neues Linkermolekül ist, das in einer Vielzahl von Biosensoren auf Goldoberflächenbasis eingesetzt werden kann. Schlüsselwörter: Antifouling; Biosensor; Zyklische Voltammetrie; Elektrochemische Impedanzspektroskopie; Unspezifische Adsorption; PEG; Oberflächenplasmonenresonanz; Synthetischer Linker.

Br J Hämatol. 2020 Mai;189(3):442-451. doi: 10.1111/bjh.16254. Epub 27. Dezember 2019. Patienten mit akuter lymphatischer Leukämie, die mit PEGasparaginase behandelt werden, entwickeln Antikörper gegen PEG und den Succinat-Linker Abstrakt Polyethylenglykol (PEG)-konjugierte Asparaginase (PEGasparaginase) ist für die Behandlung der akuten lymphatischen Leukämie bei Kindern unentbehrlich. Wir haben einen Test entwickelt, mit dem Antikörper gegen den PEG-Anteil, den Linker und das Medikament selbst bei Patienten mit Überempfindlichkeitsreaktionen auf PEGasparaginase identifiziert werden können. 18 Patienten, die gemäß dem DCOG ALL-11-Protokoll behandelt wurden und eine neutralisierende Überempfindlichkeitsreaktion auf PEGasparaginase auf die ersten PEGasparaginase-Dosen während der Induktionstherapie (12 Patienten) oder während der Intensivierung nach einer mehrmonatigen Unterbrechung (6 Patienten) zeigten, wurden eingeschlossen. Zur Messung der Antikörper wurde ein ELISA verwendet, der mit dem an BSA konjugierten Succinimidylsuccinat-Linker, PEGfilgrastim und Escherichia coli-Asparaginase beschichtet war, und zur Kompetition wurden hydrolysierte PEGasparaginase und mPEG5.000 verwendet. Anti-PEG-Antikörper wurden bei allen Patienten nachgewiesen (IgG 100 %; IgM 67 %), von denen 39 % ausschließlich Anti-PEG-Antikörper aufwiesen. Vorhandene Anti-PEG-Antikörper wurden auch bei Patienten nachgewiesen, die zuvor kein PEG-haltiges Therapeutikum erhalten hatten (58 % IgG; 21 % IgM). Antikörper gegen den SS-Linker wurden überwiegend während der Induktion nachgewiesen (50 % IgG; 42 % IgM). Anti-Asparaginase-Antikörper wurden während der Induktion nur bei 11 %, während der Intensivierung jedoch bei 94 % nachgewiesen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Anti-PEG- und Anti-SS-Linker-Antikörper während der Induktion vor allem bei der immunogenen Reaktion auf PEG-haltige Asparaginase eine Rolle spielen. Daher wäre die Umstellung auf native E. coli-Asparaginase eine Option für eine adäquate Asparaginase-Behandlung. Schlüsselwörter: PEGasparaginase; akute lymphatische Leukämie; Antikörper.

Review Nanomedicine (Lond). 2016 Apr;11(7):851-65. doi: 10.2217/nnm.16.28. Oberflächenfunktionalisierung von Goldnanopartikeln: gemischte Monoschicht versus heterobifunktioneller Peg-Linker Abstrakt Um eine klinisch relevante Behandlung mit Goldnanopartikeln (AuNP) zu erreichen, muss die Oberfläche mit mehreren Liganden wie Medikamenten, Antifouling-Agentien und Zieleinheiten funktionalisiert werden. Das Anbringen mehrerer Liganden mit unterschiedlicher Chemie und Länge und gleichzeitig die Gewährleistung ihrer biologischen Funktionalität bleibt jedoch eine Herausforderung. Dieser Bericht vergleicht die beiden am häufigsten verwendeten Methoden der Oberflächenkofunktionalisierung, nämlich gemischte Monoschichten und heterobifunktionale Linker. Obwohl es zahlreiche In-vitro-Studien gibt, in denen beide Oberflächenanordnungen erfolgreich eingesetzt werden, besteht wenig Einigkeit über ihre relativen Vorzüge. Tierstudien und präklinische Studien haben die Wirksamkeit der gemischten Monoschichtfunktionalisierung nachgewiesen und obwohl einige vielversprechende In-vitro-Ergebnisse für mit PEG-Linkern versehene AuNPs gemeldet wurden, sind die potenziellen Vorteile des Ansatzes noch nicht vollständig verstanden.

Int J Nanomedizin. 2023 März 30:18:1615-1630. doi: 10.2147/IJN.S402418. eCollection 2023. Auswirkungen der PEG-Linker-Kettenlänge von Folat-gebundenen liposomalen Formulierungen auf die Zielfähigkeit und Antitumoraktivität des verkapselten Arzneimittels Abstrakt Einführung: Ligandenkonjugierte Liposomen sind vielversprechend für die Behandlung spezifischer Rezeptor-überexprimierender Krebsarten. Frühere Studien zeigten jedoch inkonsistente Ergebnisse aufgrund unterschiedlicher Eigenschaften des Liganden, der vorhandenen Polyethylenglykol (PEG)-Beschichtung des Liposoms, der Länge des Linkers und der Dichte des Liganden. Methoden: Hier haben wir PEGylierte Liposomen unter Verwendung von PEG-Linkern verschiedener Längen, die mit Folat konjugiert sind, hergestellt und die Auswirkung der PEG-Linkerlänge auf die Nanopartikelverteilung und die pharmakologische Wirksamkeit des eingekapselten Arzneimittels sowohl in vitro als auch in vivo bewertet. Ergebnisse: Durch die Konjugation von Folat an die Liposomenoberfläche erhöhte sich die zelluläre Aufnahmeeffizienz in Folatrezeptor-überexprimierten KB-Zellen im Vergleich zu normalen Liposomen dramatisch. Beim Vergleich der Wirkung der PEG-Linkerlänge in vitro wurde jedoch kein signifikanter Unterschied zwischen den Formulierungen beobachtet. Im Gegensatz dazu nahm die Tumoransammlung von Partikeln in vivo signifikant zu, wenn die Länge des PEG-Linkers erhöht wurde. Die Tumorgröße reduzierte sich in der mit Dox/FL-10K behandelten Gruppe im Vergleich zu den mit Dox/FL-2K oder 5K behandelten Gruppen um >40 %. Diskussion: Unsere Studie legt nahe, dass mit zunehmender Länge des PEG-Linkers die Fähigkeit zur Tumorbekämpfung unter In-vivo-Bedingungen verbessert werden kann, was zu einer Steigerung der Antitumoraktivität des eingekapselten Arzneimittels führen kann. Schlüsselwörter: PEG-Linkerlänge; PEGyliertes Liposom; Folatrezeptor; Ligandenkonjugiertes Liposom.

An der Spitze der modernen Arzneimittelentwicklung spielen Polyethylenglykol (PEG)-Derivate eine entscheidende Rolle. Sie wirken wie ein „Tarnmantel“ für Arzneimittelmoleküle und erhöhen so die therapeutische Wirksamkeit und Sicherheit erheblich. Damit stellen sie eine revolutionäre Technologie auf dem Gebiet der pharmazeutischen Chemie dar. 1. Was sind Polyethylenglykol (PEG)-Derivate? Polyethylenglykol (PEG) ist ein lineares, wasserlösliches, hoch biokompatibles Polymer, das durch Polymerisation von Ethylenoxid synthetisiert wird. Es ist ungiftig, nicht immunogen und wurde von der US-amerikanischen FDA als sichere chemische Substanz zur oralen, injizierbaren und topischen Anwendung zugelassen. PEG-Derivate sind chemisch modifizierte PEG-Moleküle, die an einem oder beiden Enden ihrer Molekülketten spezifische reaktive funktionelle Gruppen (z. B. Amino-, Carboxyl-, Maleimid-, N-Hydroxysuccinimidester) tragen. Diese funktionellen Gruppen wirken wie Greifhände und ermöglichen die kovalente Bindung an spezifische Gruppen (z. B. Amino-, Thiolgruppen) auf Proteinen, Peptiden, Antikörpern, niedermolekularen Wirkstoffen und sogar Nanopartikeln (wie Liposomen). Dieser Vorgang wird als „PEGylierung“ bezeichnet. Durch die PEGylierung werden eine oder mehrere PEG-Ketten an das Arzneimittelmolekül gebunden, wodurch dessen physikochemischen Eigenschaften und sein In-vivo-Verhalten grundlegend verändert werden. 2. Anwendungen in der modernen Medizin Als ausgereifte Strategie zur Verabreichung und Verbesserung von Arzneimitteln ist die PEGylierungstechnologie in der modernen Medizin äußerst weit verbreitet und dient vor allem den folgenden Zwecken: Erhöhte Löslichkeit von Medikamenten: Viele hydrophobe Medikamente sind schlecht wasserlöslich, was die Formulierung in injizierbaren Lösungen erschwert. Durch die Anbringung hydrophiler PEG-Ketten kann die Wasserlöslichkeit eines Medikaments deutlich verbessert werden. Halbwertszeit verlängern, Dosierungshäufigkeit reduzieren: ①Erhöhung der Molekülgröße: Durch die Zugabe von PEG-Ketten wird das Molekulargewicht des Arzneimittels erheblich erhöht, wodurch es weniger wahrscheinlich ist, dass es durch die Glomeruli gefiltert wird, was wiederum die renale Clearance verlangsamt. ②Reduziert die Immunerkennung: Die PEG-Kette wirkt wie ein Schutzschild, der die Arzneimitteloberfläche umhüllt, seine antigenen Epitope maskiert und die Wahrscheinlichkeit einer Erkennung und Beseitigung durch das Immunsystem verringert. ③ Enzymatischen Abbau verhindern: Derselbe Abschirmeffekt verringert auch die Geschwindigkeit, mit der das Medikament durch hydrolytische Enzyme wie Proteasen abgebaut wird. Reduzierte Immunogenität und Toxizität: Bei proteinbasierten Arzneimitteln (z. B. Enzymen, Zytokinen) kann die PEGylierung deren heterologe Natur maskieren und so die Wahrscheinlichkeit der Antikörperbildung im Körper verringern und so allergische Reaktionen minimieren. Darüber hinaus können toxische Funktionsgruppen bestimmter Arzneimittel ...