CJC-1295 (No DAC) tutkimuskatsauksessa: Modified GRF (1-29), mekanismi, puoliintumisaika ja erot
Dr. Sieglinde Klaus
Tieteellinen toimitus · Bergdorf Bioscience
Dr. Sieglinde Klaus
Tieteellinen toimitus · Bergdorf Bioscience
CJC-1295 (No DAC), joka on identtinen Modified GRF (1-29):n kanssa, on synteettinen 29 aminohapon GHRH-analogi, jossa on neljä stabiloivaa substituutiota. Toisin kuin DAC-variantti, se ei sitoudu seerumin albumiiniin ja vaikuttaa siksi lyhytkestoisesti, raportoidulla plasman puoliintumisajalla noin 30 minuuttia. Tämä artikkeli kokoaa prekliinisen ja kliinisen tietopohjan yksinomaan tutkimuskäyttöön.
CJC-1295 ilman DAC:ia on kemiallisesti identtinen sen yhdisteen kanssa, joka kirjallisuudessa esiintyy nimellä "Modified GRF (1-29)". Kyseessä on synteettinen analogi kasvuhormonia vapauttavasta hormonista (Growth Hormone Releasing Hormone, GHRH). Rakenteellisesti se vastaa ihmisen GHRH:n N-terminaalista fragmenttia 1-29, eli samaa aktiivista ydintä kuin Sermorelin, mutta siinä on neljä stabiloivaa aminohapposubstituutiota natiiviin GRF(1-29):ään verrattuna: positiossa 2 D-Ala L-Ala:n sijaan, positiossa 8 Gln Asn:n sijaan, positiossa 15 Ala Gly:n sijaan ja positiossa 27 Leu Met:n sijaan. Tetrasubstituoitu GRF(1-29)-ydin on dokumentoitu työssä Jetté et al., 2005, ja substituutiokatsaus lisäksi sekundaarisissa lähteissä.
Sekvenssi on (N:stä C:hen): Tyr-D-Ala-Asp-Ala-Ile-Phe-Thr-Gln-Ser-Tyr-Arg-Lys-Val-Leu-Ala-Gln-Leu-Ser-Ala-Arg-Lys-Leu-Leu-Gln-Asp-Ile-Leu-Ser-Arg-NH2. Raportoitu summakaava on C152H252N44O42, ja moolimassa noin 3367,9 g/mol; nämä tiedot ovat peräisin toimittaja- ja kemiallisista tietolähteistä, eivät ole vertaisarvioituja ja niitä pidetään likimääräisinä. CAS-numero 446036-97-1 liitetään osittain koko CJC-1295/DAC-perheeseen. Tämän yhdisteen ymmärtämisen kannalta ratkaisevaa: "No DAC" -muodossa ei ole C-terminaalissa Drug-Affinity-Complexia (maleimidopropionyyli-lysiiniä), eikä se siksi sitoudu kovalenttisesti seerumin albumiiniin. Juuri tämän vuoksi se vaikuttaa lyhytkestoisesti, kuten käy ilmi töistä Jetté et al., 2005 ja Teichman et al., 2006.
CJC-1295 (No DAC) toimii agonistina GHRH-reseptorissa (GHRH-R), joka on luokan B seitsemän transmembraanidomeenin G-proteiinikytkentäinen reseptori adenohypofyysin somatotrofeissa. Sitoutuminen kytkeytyy pääosin Gs:ään, aktivoi adenylyylisyklaasin ja nostaa siten solunsisäistä cAMP:tä. Tämä aktivoi proteiinikinaasi A:n (PKA), johtaa CREB:n fosforylaatioon ja jännitteestä riippuvaan kalsiumin sisäänvirtaukseen, joka laukaisee varastoituneen kasvuhormonin (GH) eksosytoosin. Krooonisesti tämä signaalireitti edistää lisäksi Pit-1-välitteistä GH-geenin transkriptiota, kuten kuvataan katsauksessa Mayo et al., 1995.
Neljän substituution toiminnallinen etu on stabiilius. Ne antavat vastustuskyvyn dipeptidyylipeptidaasi-IV:n (DPP-IV) aiheuttamaa pilkkoutumista vastaan N-terminaalissa sekä muuta proteolyysiä vastaan. Tämän myötä teho ja metabolinen stabiilius kasvavat natiiviin GRF(1-29):ään verrattuna. Yksittäinen D-Ala2-substituutio laski ihmisellä metabolista puhdistumaa 39,7:stä 21:een mL/kg/min ja pidensi häviämisen puoliintumisaikaa 4,3:sta 6,7 minuuttiin, kuten Soule et al., 1994 osoittivat; substituoidun ytimen DPP-IV-stabiilius on dokumentoitu lähteessä Jetté et al., 2005. Tästä eteenpäin aivolisäkkeen GH-vapautuminen nostaa maksan IGF-1:tä. Tämä akseli GHRH-R, GH, IGF-1 muodostaa koko aineluokan farmakologisen selkärangan.
CJC-1295 (No DAC), eli Modified GRF (1-29), on selvästi lyhytvaikutteinen. Raportoitu plasman puoliintumisaika on noin 30 minuuttia, kirjallisuudessa usein mainitulla vaihteluvälillä noin 30 minuutista noin 2 tuntiin. Vertailun vuoksi: natiivi Sermorelin eli GRF(1-29) eliminoituu vielä nopeammin, suonensisäisellä häviämisen puoliintumisajalla noin 6-7 minuuttia ja plasman puoliintumisajalla noin 10-20 minuutin alueella. Natiivin fragmentin kinetiikka perustuu lähteeseen Soule et al., 1994, kun taas konkreettinen 30 minuutin arvo Modified GRF (1-29):lle juontuu yhdisteen suunnitteluperiaatteesta ja sekundaarisista lähteistä.
Koska albumiiniankkuria ei ole, kasvuhormoni nousee tutkimuskirjallisuudessa subkutaanisen annon jälkeen tyypillisesti noin 15-30 minuutin sisällä ja palaa noin 2-3 tunnin kuluessa takaisin kohti lähtötasoa. Tästä seuraa pulsoiva, fysiologisemmalta vaikuttava GH-profiili, jossa jatkuva tooninen stimulaatio on minimaalista. Tämä on määrittävä ero DAC-varianttiin. Tärkeää tieteellisen luokittelun kannalta: tiukat ihmisillä tehdyt farmakokineettiset tutkimukset (Teichman et al., 2006; Ionescu et al., 2006) tehtiin albumiiniin sitoutuvalla DAC-konstruktiolla, ei No-DAC-muodolla. Erillinen, vertaisarvioitu ihmisillä tehty PK-tutkimus erityisesti No-DAC-variantista on nykytietämyksen mukaan niukka, minkä vuoksi 30 minuutin arvoa on tulkittava asianmukaisella varovaisuudella. CJC-1295 (No DAC):n laskeminen peptidilaskurissa voi havainnollistaa kineettiset peruslukemat mallinnustarkoituksiin.
DAC-variantti jakaa saman tetrasubstituoidun GRF(1-29)-ytimen, mutta siinä on N-epsilon-3-maleimidopropionamidi-lysiini. Tämä ryhmä reagoi ex vivo tai in vivo ihmisen seerumin albumiinin vapaan Cys-34-tioliryhmän kanssa ja muodostaa stabiilin tioeetteri-biokonjugaatin. Tämä konjugaatti on liian suuri munuaissuodatukseen ja samalla suojattu DPP-IV:ltä, kuten Jetté et al., 2005 kuvasivat. Tämän vuoksi puoliintumisaika pitenee ihmisellä noin 5,8-8,1 päivään, kuten osoittivat Teichman et al., 2006.
Terveillä aikuisilla yksittäiset subkutaaniset CJC-1295/DAC-annokset nostivat keskimääräistä GH:ta 2-10-kertaiseksi vähintään 6 päivän ajaksi ja IGF-1:tä 1,5-3-kertaiseksi 9-11 päivän ajan; toistuvalla annolla IGF-1 pysyi lähtötason yläpuolella jopa noin 28 päivää (Teichman et al., 2006). Huomionarvoista on, että GH-eritys pysyi pulsoivana jopa tämän jatkuvan albumiiniin sitoutuneen stimulaation aikana. Pulssitaajuus ja amplitudi säilyivät, kun taas pohja-, keski- ja IGF-1-arvot nousivat, kuten Ionescu et al., 2006 dokumentoivat. Juuri tämä löydös selittää, miksi lyhytvaikutteinen No-DAC-muoto on tutkimuksessa suositumpi, kun tavoitteena on luonnollisen episodisen GH-vapautumisen jäljentäminen eikä tooninen jatkuva nosto. No-DAC-muoto eliminoituu annosten välillä täydellisesti eikä siksi tuota kroonista IGF-1-tasannetta. Ihmisillä saatu PK- ja tehokkuustietopohja koskee kuitenkin DAC-konstruktiota, ei suoraan No-DAC-muotoa.
No-DAC-muodolle ei ole FDA:n hyväksymää ihmisannostusta. Kontrolloidut ihmistiedot ovat peräisin yksinomaan DAC-variantilla tehdyistä tutkimuksista. Niissä tutkittiin yksittäisiä subkutaanisia annoksia noin 30, 60 ja 90 mcg/kg, ja alue 30-60 mcg/kg arvioitiin suhteellisen hyvin siedetyksi, kuten Teichman et al., 2006 raportoivat. Pulsatiilisuustutkimus käytti 60 ja 90 mcg/kg ilman merkitsevää eroa näiden kahden annostuksen välillä; siinä perus-GH oli noin 7,5-kertaisesti koholla, keskimääräinen GH 46 prosenttia ja IGF-1 45 prosenttia lähtötason yläpuolella (Ionescu et al., 2006).
Modified GRF (1-29):lle itselleen ei-kliiniset tai sekundaariset protokollat kuvaavat tyypillisesti kiinteitä mikrogrammaluokan määriä subkutaanista antoa kohti, usein noin 100 mcg annosta kohti, usein 1-3 kertaa päivässä ajoitettuna, jotta lyhyttä puoliintumisaikaa hyödynnettäisiin. Nämä protokollat yhdistetään usein GHRP:hen tai ghreliinireseptorin agonistiin. On korostettava selvästi, että nämä tiedot eivät ole peräisin kontrolloiduista tutkimuksista. Ne mainitaan tässä yksinomaan olemassa olevan kirjallisuuden luonnehtimiseksi, eivätkä ne ole toimintasuositus. Yksi 2 mg:n lyofilisaattiampulli vastaa 2000 mcg:aa, mistä laskennallisesti seuraa lukuisia mikrogramma-asteikon aliquoteja. Tarkka pitoisuus riippuu rekonstituutiotilavuudesta. Pelkkiin mallinnus- ja laskentatarkoituksiin tämä voidaan kuvata peptidilaskurissa.
CJC-1295 (No DAC) toimitetaan lyofilisaattina. Lyofilisoitu jauhe tulisi säilyttää pakastettuna, tyypillisesti -20 celsiusasteessa, pitkäaikaissäilytykseen myös kylmemmässä -80 celsiusasteessa. Lyofilisaatin raportoitu stabiilius on noin 12-24 kuukautta tai pidempi -20 celsiusasteessa. Lyhyt kuljetus ympäristön lämpötilassa tai jääkaappilämpötilassa yleensä siedetään kuivan jauheen osalta, koska kiinteä muoto on selvästi kestävämpi kuin liuotettu.
Rekonstituution jälkeen, tavallisesti bakteriostaattisella vedellä, jossa on noin 0,9 prosenttia bentsyylialkoholia, liuos tulisi pitää jäähdytettynä 2-8 celsiusasteessa ja käyttää noin 28 päivän kuluessa. Tämä aikaikkuna perustuu bentsyylialkoholiin säilöntäaineena; jotkin lähteet mainitsevat 4-6 viikkoa 2-8 celsiusasteessa. Rekonstituoidun liuoksen toistuvia jäädytys-sulatus-syklejä on vältettävä, samoin voimakasta ravistelua, joka voi vaarantaa peptidin eheyden vaahtoutumisen ja mekaanisen rasituksen kautta. Suojaa materiaali valolta ja kuumuudelta. Rekonstituutiossa liuotin lisätään ihanteellisesti hitaasti ampullin seinämää pitkin, eikä suoraan jauheen päälle. Nämä tiedot ovat peräisin sekundaarisista peptidin käsittelylähteistä; peptidikohtaista, vertaisarvioitua stabiiliustutkimusta ei löytynyt, minkä vuoksi nämä ohjeet on ymmärrettävä GHRH-peptidien yleisinä käsittelyohjeina eikä validoituna spesifikaationa tälle erälle.
Ihmisillä tehdyissä CJC-1295/DAC-tutkimuksissa ei raportoitu vakavia haittavaikutuksia, ja siedettävyys kuvattiin hyväksi, erityisesti alueella 30-60 mcg/kg, kuten Teichman et al., 2006 dokumentoivat. Tämä tietopohja koskee kuitenkin albumiiniin sitoutuvaa DAC-varianttia eikä erityisesti lyhytvaikutteista No-DAC-muotoa.
GHRH-analogeille ja GH-akselin stimulaatiolle luokalle tyypilliset ja usein kuvatut vaikutukset käsittävät ohimeneviä pistoskohdan reaktioita, kuten punoitusta, turvotusta ja kipua, lisäksi kasvojen punoitusta tai lämmöntunnetta, päänsärkyä, huimausta ja ohimenevää nesteen kertymistä. Teoreettiset huolet, jotka liittyvät GH:n ja IGF-1:n pitkäkestoiseen nousuun, kuten nivelkivut (artralgia), perifeeriset turvotukset, parestesiat tai rannekanavaoireyhtymää muistuttavat oireet sekä heikentynyt insuliiniherkkyys, johtuvat GH-akselin farmakologiasta. Niitä ei ole erityisesti osoitettu lyhytvaikutteiselle No-DAC-muodolle. Koska No-DAC-variantti eliminoituu annosten välillä eikä tuota toonista jatkuvaa IGF-1-nostoa, teoreettinen perusta kestoriippuvaisille vaikutuksille on tässä vähemmän selvä kuin DAC-muodossa. Silti pätee: No-DAC-muodon pitkäaikaisturvallisuutta ei ole vahvistettu kontrolloiduissa ihmistutkimuksissa. Tämä kooste palvelee tieteellistä luokittelua eikä ihmisellä tapahtuvan käytön arviointia.
Sermorelin vastaa natiivia GRF(1-29):ää ja jakaa CJC-1295 (No DAC):n kanssa saman 29 aminohapon aktiivisen ytimen. Ratkaiseva ero on neljässä substituutiossa, jotka Sermorelinilta puuttuvat. Tämän vuoksi Sermorelin hajoaa nopeammin DPP-IV:n vaikutuksesta ja sillä on lyhyempi puoliintumisaika, plasman puoliintumisajalla noin 10-20 minuutin alueella ja suonensisäisellä häviämisen puoliintumisajalla noin 6-7 minuuttia, sekä alhaisempi metabolinen stabiilius. Modified GRF (1-29) voidaan siksi pohjimmiltaan kuvata DPP-IV-stabiloituna, pidempivaikutteisena Sermorelinina.
Kvantitatiivinen todiste stabiiliushyödystä on peräisin lähteestä Soule et al., 1994: jo yksittäinen D-Ala2-substituutio puolitti metabolisen puhdistuman likimäärin ja pidensi suonensisäisen häviämisen puoliintumisajan 4,3:sta 6,7 minuuttiin ihmisellä. Mekanistisesti molemmat yhdisteet ovat identtisiä, koska ne aktivoivat saman GHRH-reseptorin, kuten Mayo et al., 1995 kuvaa yhteiselle signaalireitille. Ero on siis ensisijaisesti farmakokineettinen eikä farmakodynaaminen. Tutkimukselle tämä tarkoittaa, että molemmat aineet laukaisevat saman efektorityypin reseptorissa, mutta Modified GRF (1-29) tarjoaa pidemmän plasmaläsnäolon ja korkeamman tehon annosteltua mikrogrammamäärää kohti. Taustatietoa Sermorelinin eli GRF(1-29):n farmakologiasta antaa katsaus Prakash ja Goa, 1999, jota käytetään tässä vertailureferenssinä natiiville, muokkaamattomalle GHRH(1-29):lle.
Ero Ipamoreliniin on mekanistisesti perustavanlaatuinen eikä vain farmakokineettinen. Ipamorelin on pentapeptidi ja toimii agonistina ghreliinireseptorissa (Growth Hormone Secretagogue Receptor 1a, GHS-R1a), ei GHRH-reseptorissa. Signaalinsiirto kulkee Gq:n, fosfolipaasi C:n, IP3:n ja kalsiumin sisäänvirtauksen kautta ja laukaisee siten myös GH-vapautumisen. Ratkaisevaa on, että Ipamorelin oli ensimmäinen GH-sekretagogi, joka vaikuttaa selektiivisesti GH:hon nostamatta ACTH:ta, kortisolia tai prolaktiinia, jopa 200-kertaisella selektiivisyydellä tehokkaaseen annokseen nähden, kuten Raun et al., 1998 osoittivat.
Siinä missä CJC-1295 (No DAC) GHRH-analogina "ohjaa" somatotrofeja suoraan GHRH-R:n kautta vapauttamaan varastoitunutta GH:ta, Ipamorelin vaikuttaa täydentävän ghreliinireitin kautta. Molemmat akselit, eli GHRH ja ghreliini, ovat fysiologisesti erilaisia ja vaikuttavat eri reseptoreissa. Juuri siksi GHRH-analogeja ja ghreliinireseptorin agonisteja tutkitaan tutkimuksessa usein yhdessä, jotta GH-vapautumiseen kohdistuvia additiivisia tai synergisiä vaikutuksia voidaan luonnehtia. Logiikka tämän takana: GHRH-analogi lisää somatotrofien valmiutta, kun taas ghreliiniagonisti samanaikaisesti vaimentaa somatostatiinista estoa ja vahvistaa pulssin amplitudia. Tämä täydentävyys on syy siihen, miksi yhdistetyt tutkimusprotokollat suosivat lyhytvaikutteista No-DAC-muotoa, koska sen pulsoiva profiili limittyy hyvin GHRP:n vaikutusikkunan kanssa. Molemmat pysyvät kuitenkin yksinomaan tutkimusaineina ilman vakiintunutta ihmiskäyttöä.
Käsite "fysiologisempi" viittaa tutkimuskirjallisuudessa GH-vapautumisen ajalliseen kuvioon. Luonnollinen GH-eritys tapahtuu episodisesti pulsseina, joita erottavat matalan aktiivisuuden vaiheet. Lyhytvaikutteinen No-DAC-muoto, jonka puoliintumisaika on noin 30 minuuttia, tuottaa GH-nousun noin 15-30 minuutin sisällä ja paluun kohti lähtötasoa noin 2-3 tunnin kuluessa. Tämän myötä reseptoria ei stimuloida jatkuvasti annosten välillä, mikä lähestyy luonnollista pulssi-pohja-kuviota.
DAC-variantti sen sijaan ylläpitää albumiinisidonnan kautta useiden päivien ajan kohonnutta perusstimulaatiota. Kiinnostavaa kyllä Ionescu et al., 2006 osoittivat, että jopa tämän jatkuvan stimulaation aikana GH-eritys pysyi pulsoivana, koska ylemmän tason hypotalaaminen säätely somatostatiinin kautta muovaa edelleen pulssirakennetta. Silti DAC-muoto nostaa pohja- ja keskiarvoja sekä IGF-1:tä pitkäkestoisesti ja tuottaa kroonisen IGF-1-tasanteen, joka tutkimuksissa oli jopa noin 28 päivää lähtötason yläpuolella (Teichman et al., 2006). No-DAC-muoto välttää tämän tasanteen, koska se eliminoituu täydellisesti. Jos tutkimusmallin siis on tarkoitus kuvata GH-akselin episodista luonnetta, lyhytvaikutteinen variantti on menetelmällisesti houkuttelevampi. Tämä luokittelu pysyy farmakologisena luonnehdintana eikä viittaa mihinkään terapeuttiseen hyötyyn.
Kyllä. CJC-1295 ilman DAC:ia ja Modified GRF (1-29) tarkoittavat samaa yhdistettä. Molemmat kuvaavat tetrasubstituoitua GRF(1-29)-ydintä ilman albumiiniin sitoutuvaa Drug-Affinity-Complexia. Neljä substituutiota (D-Ala positiossa 2, Gln positiossa 8, Ala positiossa 15, Leu positiossa 27) on dokumentoitu ytimelle lähteessä Jetté et al., 2005. Käsite "No DAC" korostaa vain maleimidi-linkkerin puuttumista, joka DAC-variantissa huolehtii pitkästä puoliintumisajasta.
Koska albumiiniankkuri puuttuu. DAC-variantti sitoutuu kovalenttisesti seerumin albumiinin Cys-34-tioliryhmään ja muodostaa suuren, munuaisten läpäisevyydeltä suojatun konjugaatin, jonka puoliintumisaika on noin 5,8-8,1 päivää (Teichman et al., 2006). Ilman tätä ankkuria No-DAC-muoto eliminoituu nopeasti, raportoidulla puoliintumisajalla noin 30 minuuttia. Neljä substituutiota tosin hidastavat hajoamista Sermoreliniin verrattuna, mutta eivät korvaa albumiinisidontaa.
Nykytietämyksen mukaan tiukat, vertaisarvioidut ihmisillä tehdyt PK-tutkimukset erityisesti No-DAC-muodosta ovat niukkoja. Keskeiset ihmistiedot (Teichman et al., 2006; Ionescu et al., 2006) kerättiin albumiiniin sitoutuvalla DAC-konstruktiolla. No-DAC-muodon 30 minuutin puoliintumisaika perustuu pääosin suunnitteluperiaatteeseen ja sekundaarisiin lähteisiin, ei erilliseen kliiniseen PK-tutkimukseen.
Sekundaariset käsittelylähteet mainitsevat rekonstituution jälkeen bakteriostaattisella vedellä (noin 0,9 prosenttia bentsyylialkoholia) käytön noin 28 päivän kuluessa, kun säilytys on 2-8 celsiusasteessa; jotkin lähteet ilmoittavat 4-6 viikkoa. Jäädytys-sulatus-syklejä ja voimakasta ravistelua on vältettävä. Nämä tiedot ovat yleisiä GHRH-peptidiohjeita eivätkä validoitu eräkohtainen spesifikaatio.
Koska ne vaikuttavat eri reseptoreissa. CJC-1295 (No DAC) on GHRH-reseptorin agonisti, Ipamorelin on selektiivinen ghreliinireseptorin agonisti (GHS-R1a) Gq/PLC/IP3-kalsiumreitin kautta (Raun et al., 1998). Koska nämä kaksi reittiä ovat täydentäviä, niitä tutkitaan tutkimuksessa yhdessä, jotta GH-vapautumiseen kohdistuvia additiivisia tai synergisiä vaikutuksia voidaan luonnehtia.
Vain tutkimuskäyttöön. Ei tarkoitettu ihmisravinnoksi. Tieteellinen toimitus: Dr. Sieglinde Klaus