Thymosin Alpha-1: il peptide immunitario timico nella rassegna della ricerca
Dr. Sieglinde Klaus
Redazione scientifica · Bergdorf Bioscience
Dr. Sieglinde Klaus
Redazione scientifica · Bergdorf Bioscience
Thymosin Alpha-1 (Tα1, INN: Thymalfasin) è un peptide di 28 amminoacidi, acetilato all'N-terminale, derivato dal timo, studiato nella ricerca come peptide immunomodulatore e modificatore della risposta biologica. È stato originariamente isolato dal timo di vitello e ne è stata determinata la sequenza (Goldstein et al., 1977). La forma farmaceutica sintetica porta il nome commerciale Zadaxin.
La Thymosin Alpha-1 è un polipeptide timico che nel 1977 è stato isolato dal timo di vitello da Goldstein e colleghi e ne è stata determinata l'intera sequenza (Goldstein et al., 1977). La sostanza è costituita da 28 residui amminoacidici e appartiene alla classe dei peptidi immunomodulatori, che in immunologia vengono classificati come modificatori della risposta biologica. Caratteristica è l'acetilazione all'N-terminale: la serina terminale porta un gruppo acetile, che aggiunge circa 42 Da alla massa molecolare e distingue la forma matura dal precursore non acetilato (Liu et al., 2013).
La forma sintetica, standardizzata dal punto di vista farmaceutico, porta la denominazione comune internazionale Thymalfasin ed è commercializzata con il nome commerciale Zadaxin. Nella rassegna storica, Tα1 viene descritta come uno dei peptidi timici studiati più a lungo, la cui indagine si estende per diversi decenni (Camerini & Garaci, 2015). Tα1 è una molecola termostabile e fortemente acida, le cui proprietà fisico-chimiche sono state documentate già nella prima descrizione (Goldstein et al., 1977).
Importante per l'inquadramento: la Thymosin Alpha-1 non è un peptide per la riparazione tissutale o l'angiogenesi, ma viene considerata nella ricerca principalmente come modulatore dell'interfaccia tra immunità innata e adattativa (Dominari et al., 2020).
La sequenza amminoacidica della Thymosin Alpha-1 comprende 28 residui ed è nel codice a una lettera Ac-SDAAVDTSSEITTKDLKEKKEVVEEAEN, ovvero serina acetilata all'N-terminale, seguita dalla catena completa fino all'asparagina terminale (Goldstein et al., 1977). Notevole è l'elevata proporzione di amminoacidi acidi come aspartato e glutammato, che conferisce alla molecola il suo carattere fortemente acido.
La massa molecolare della forma matura, N-acetilata, è di circa 3108-3109 Da; una caratterizzazione mediante spettrometria di massa indica 3108,79 Da (Liu et al., 2013). La variante non acetilata possiede una massa inferiore, pari a circa 3065 Da; il gruppo acetile aggiunge i circa 42 Da menzionati. Secondo la letteratura disponibile, questa acetilazione all'N-terminale è strutturalmente rilevante per la piena attività biologica e migliora al contempo la stabilità nei confronti della degradazione da parte delle amminopeptidasi, poiché l'acetilazione prolunga l'emivita rispetto alla forma amminica libera (Liu et al., 2013).
Per la pratica di laboratorio ciò significa che la purezza e la corretta acetilazione sono caratteristiche di qualità decisive. I ricercatori dovrebbero verificare i certificati di analisi specifici per lotto, che tipicamente riportano gradi di purezza pari al 98 percento o superiori, nonché la conferma dell'acetilazione all'N-terminale. La termostabilità della molecola è stata già evidenziata come caratteristica notevole nella prima descrizione (Goldstein et al., 1977).
La Thymosin Alpha-1 viene descritta nella ricerca come un immunomodulatore pleiotropico, che agisce principalmente all'interfaccia tra immunità innata e adattativa (Romani et al., 2007). Un meccanismo d'azione centrale passa attraverso i recettori Toll-like: gli studi suggeriscono che Tα1 segnali tramite TLR2 sulle cellule dendritiche mieloidi e tramite TLR9 sulle cellule dendritiche plasmacitoidi, e precisamente attraverso la via di segnalazione MyD88-dipendente, che attiva IRF7 e confluisce nel pathway effettore dell'interferone (IFN-α e IFN-γ) (Dominari et al., 2020).
A livello cellulare, secondo la letteratura, Tα1 favorisce la maturazione e il differenziamento delle cellule dendritiche e promuove una polarizzazione Th1. Ciò si accompagna a una funzione potenziata dei linfociti T (CD4+ e CD8+) e delle cellule NK e può, in condizioni di immunocompromissione, riportare verso l'alto i conteggi cellulari ridotti (Dominari et al., 2020). In parallelo vengono stimolate citochine come IFN-γ e IL-2.
Un aspetto particolarmente interessante è la duplice regolazione: Tα1 induce nelle cellule dendritiche l'indolammina-2,3-diossigenasi (IDO) e quindi il catabolismo del triptofano, creando un ambiente regolatorio che bilancia infiammazione e tolleranza (Romani et al., 2007). Nella ricerca, Tα1 viene pertanto descritta come regolatore endogeno di infiammazione, immunità e tolleranza, in grado di potenziare risposte immunitarie efficaci e al contempo di smorzare un'iperattivazione.
Nella letteratura clinica e farmacologica disponibile, il regime standard è ben documentato. Lo schema consolidato prevede 1,6 mg per via sottocutanea due volte alla settimana, che corrisponde approssimativamente a 900 µg per metro quadrato di superficie corporea; nelle indagini l'applicazione si estendeva tipicamente su un periodo da sei a dodici mesi (Dominari et al., 2020). Per i partecipanti agli studi in età pediatrica o con basso peso corporeo, inferiore a 40 kg, la letteratura descrive una dose adattata al peso di 40 µg per chilogrammo.
Anche le indagini farmacocinetiche formali hanno dosato sulla base della superficie corporea con 900 µg/m² (Rost et al., 1999). Per quanto riguarda la tollerabilità di dosaggi più elevati sono disponibili dati che, in indagini sull'uomo, fino a 16 mg due volte alla settimana per quattro settimane non hanno mostrato reazioni indesiderate (Rost et al., 1999).
Per la pianificazione del calcolo delle dimensioni dei flaconcini, del volume di ricostituzione e dei conseguenti volumi di iniezione, il peptide può essere rappresentato nello strumento Bergdorf: Calcola la Thymosin Alpha-1 nel calcolatore di peptidi. Così si può ad esempio ricostruire come da un flaconcino da 1,6 mg, con un volume di ricostituzione di 1 ml, risulti una concentrazione di 1,6 mg/ml e quale tacca della scala di una siringa da insulina corrisponda a una dose di 1,6 mg. Tutti i valori indicati provengono esclusivamente dalla letteratura di ricerca e dalle informazioni tecniche e non sono da intendersi come raccomandazione d'uso sull'uomo.
Dopo iniezione sottocutanea, la Thymosin Alpha-1 viene assorbita rapidamente e quasi completamente, il che indica un'elevata biodisponibilità (Rost et al., 1999). La concentrazione plasmatica massima (Tmax) viene raggiunta circa una o due ore dopo l'iniezione. Le concentrazioni di picco (Cmax) si collocavano, con il dosaggio di 900 µg/m², nell'intervallo di circa 30-80 µg/L (Rost et al., 1999).
Il volume di distribuzione viene indicato in circa 5-8 L, che corrisponde allo spazio extracellulare; come piccolo peptide fortemente acido, Tα1 presenta un basso legame con le proteine plasmatiche. L'eliminazione avviene per degradazione proteolitica tramite amminopeptidasi tissutali e circolanti, con un recupero renale pari al 31-60 percento della dose (Rost et al., 1999). L'emivita plasmatica terminale è, secondo le informazioni tecniche su Thymalfasin, di circa 2 ore; lo studio farmacocinetico formale su tre formulazioni sottocutanee riporta un'emivita di eliminazione inferiore a 3 ore (Rost et al., 1999).
È degno di nota il fatto che i livelli sierici tornino al valore basale entro 24 ore e che con somministrazioni ripetute non si verifichi alcun accumulo (Rost et al., 1999). Proprio a causa di questa breve emivita sono state sviluppate varianti di fusione a emivita prolungata, allo scopo di aumentare la permanenza altrimenti breve del peptide nativo (Camerini & Garaci, 2015).
L'emivita plasmatica terminale di circa 2 ore è supportata dalla letteratura ed è confermata sia dalle informazioni tecniche su Thymalfasin sia, in modo indipendente, dallo studio farmacocinetico formale, che ha determinato un'emivita di eliminazione inferiore a 3 ore con un Tmax da una a due ore (Rost et al., 1999). Questa permanenza sistemica comparativamente breve spiega due osservazioni centrali della letteratura: l'assenza di accumulo con somministrazioni ripetute e il ritorno dei livelli sierici al valore basale entro 24 ore.
Per il disegno degli studi ciò ha conseguenze concrete. Lo schema, abituale nella ricerca, di una somministrazione sottocutanea due volte alla settimana è in evidente contrasto con la breve emivita plasmatica. Ciò suggerisce che l'effetto biologico di Tα1 non sia legato principalmente a livelli plasmatici prolungati, ma a effetti immunologici a valle, come la maturazione indotta delle cellule dendritiche e la polarizzazione Th1 attribuite alla sostanza (Romani et al., 2007).
Proprio questo riscontro ha motivato lo sviluppo di costrutti a emivita prolungata, come le proteine di fusione Tα1-Fc, che sono state progettate appositamente perché l'emivita della Tα1 nativa è breve (Camerini & Garaci, 2015). Chi desidera ricostruire il profilo di eliminazione mediante calcolo può utilizzare l'emivita di circa 2 ore come grandezza di ingresso per le considerazioni sulla clearance.
Il Thymalfasin liofilizzato commerciale viene fornito come polvere per la ricostituzione. Secondo le informazioni sul prodotto, il preparato commercializzato viene conservato refrigerato a 2-8 °C; la ricostituzione avviene con l'acqua sterile ovvero il diluente forniti, immediatamente prima dell'iniezione sottocutanea. Queste indicazioni di conservazione provengono dalle informazioni tecniche, e i ricercatori dovrebbero sempre attenersi ai certificati di analisi specifici per lotto.
È interessante l'apparente contraddizione tra la termostabilità intrinseca della molecola e il requisito di refrigerazione del medicinale finito. Il peptide stesso è per sua natura termostabile e fortemente acido, come già documentato nella prima caratterizzazione (Goldstein et al., 1977). Come prodotto farmaceutico liofilizzato viene tuttavia conservato a 2-8 °C, il che è dovuto alla stabilità della formulazione complessiva e non soltanto alla robustezza chimica della catena amminoacidica.
Per la pratica di laboratorio se ne possono ricavare principi chiari: la polvere liofilizzata va conservata in frigorifero a 2-8 °C; dopo la ricostituzione la soluzione dovrebbe essere utilizzata tempestivamente. L'acetilazione all'N-terminale contribuisce alla stabilità nei confronti delle amminopeptidasi e aumenta la resistenza della catena alla degradazione enzimatica (Liu et al., 2013). Le temperature di conservazione e le date di scadenza concrete vanno desunte dal rispettivo certificato di analisi, poiché possono variare a seconda del lotto.
Nella letteratura riassuntiva la Thymosin Alpha-1 è considerata in generale molto ben tollerata. Su più di 2.000 pazienti trattati, le esperienze indesiderate sono state descritte come rare e lievi (Dominari et al., 2020). Gli effetti riportati comprendono reazioni locali nel sito di iniezione come arrossamento o disagio, nonché un'atrofia muscolare transitoria, poliartralgia nel senso di dolori articolari multipli e un gonfiore della mano con eruzione cutanea.
Una spiegazione plausibile per la buona tollerabilità risiede nel profilo farmacocinetico: l'assenza di accumulo con somministrazioni ripetute e la breve emivita di circa 2 ore contribuiscono, secondo la letteratura, alla tollerabilità, poiché il peptide non si accumula nell'organismo (Rost et al., 1999). I livelli sierici tornano al valore basale entro 24 ore, cosicché non si genera un'esposizione sistemica continua.
I dati di tollerabilità si riferiscono ai dosaggi e agli schemi di applicazione studiati nella letteratura. Persino in indagini di escalation della dose sull'uomo, fino a 16 mg due volte alla settimana per quattro settimane sono stati tollerati senza reazioni indesiderate (Rost et al., 1999). Queste indicazioni servono esclusivamente all'inquadramento scientifico nel contesto della ricerca e non costituiscono alcuna affermazione su un'applicazione sull'uomo al di fuori di studi controllati.
Nonostante la componente comune del nome, la Thymosin Alpha-1 e la Thymosin Beta-4 appartengono a famiglie peptidiche diverse, con sequenze, dimensioni e funzioni differenti. Tα1 è un peptide immunomodulatore di 28 amminoacidi, N-acetilato, che agisce tramite TLR2 e TLR9 nonché sull'asse di segnalazione delle cellule dendritiche e dei linfociti T (Dominari et al., 2020). La Thymosin Beta-4, di cui TB-500 rappresenta un frammento, è invece un peptide di 43 amminoacidi che sequestra la G-actina e che regola la dinamica citoscheletrica dell'actina, la migrazione cellulare, l'angiogenesi e la riparazione tissutale. Il bersaglio (recettori Toll-like e IDO rispetto all'actina) e l'orientamento studiato (ripristino immunitario rispetto a guarigione delle ferite) si differenziano in modo fondamentale.
Anche BPC-157 si distingue chiaramente: si tratta di una molecola sintetica di 15 amminoacidi, descritta come pentadecapeptide gastrico stabile, derivata da una proteina del succo gastrico. Le sue proprietà discusse nella ricerca riguardano la citoprotezione, l'angiogenesi nonché la rigenerazione di tendini, legamenti e intestino, spesso in connessione con le vie di VEGFR2 ed eNOS. BPC-157 è quindi un peptide di rigenerazione e citoprotezione e non un peptide immunomodulatore timico; origine, lunghezza (15 rispetto a 28 amminoacidi) e meccanismo si discostano nettamente da Tα1. Tα1 viene invece inquadrata come regolatore endogeno di infiammazione, immunità e tolleranza (Romani et al., 2007).
KPV è un tripeptide composto da tre amminoacidi (lisina-prolina-valina) e corrisponde al segmento C-terminale dell'ormone α-MSH. Nella ricerca a KPV viene attribuita un'azione antinfiammatoria, mediata prevalentemente dalla soppressione dei segnali proinfiammatori di NF-κB e delle citochine. KPV agisce quindi come regolatore al ribasso dei processi infiammatori.
La Thymosin Alpha-1 persegue un orientamento primario opposto: come peptide di 28 amminoacidi potenzia e riequilibra l'immunità adattativa, in particolare attraverso il priming Th1 tramite l'attivazione dei recettori Toll-like e delle cellule dendritiche (Romani et al., 2007). Mentre KPV smorza l'infiammazione, Tα1 ripristina la reattività immunitaria e la coordina. Anche dimensioni e bersaglio si differenziano notevolmente: tre amminoacidi e un meccanismo mediato da NF-κB sul versante di KPV rispetto a 28 amminoacidi e a un asse TLR2/TLR9 sul versante di Tα1.
Questo confronto evidenzia che la semplice attribuzione di entrambi i peptidi alla categoria delle sostanze immunoattive sarebbe fuorviante. KPV smorza un'iperattivazione esistente, mentre Tα1, secondo la letteratura disponibile, riequilibra una risposta immunitaria indebolita o disregolata e affronta il duplice equilibrio tra immunità effettrice e tolleranza attraverso l'induzione dell'IDO (Dominari et al., 2020).
No. La Thymosin Alpha-1 e la Thymosin Beta-4 (il peptide di origine di TB-500) condividono solo la componente del nome, ma appartengono a famiglie peptidiche diverse. Tα1 è un peptide immunomodulatore di 28 amminoacidi che agisce tramite i recettori Toll-like, mentre la Thymosin Beta-4 è un peptide di 43 amminoacidi che lega l'actina, correlato alla riparazione tissutale (Dominari et al., 2020).
L'emivita plasmatica terminale è, secondo le informazioni tecniche, di circa 2 ore, e lo studio farmacocinetico formale riporta meno di 3 ore. I livelli sierici tornano al valore basale entro 24 ore e con somministrazioni ripetute non si verifica alcun accumulo (Rost et al., 1999).
Il gruppo acetile all'N-terminale aggiunge circa 42 Da alla massa ed è, secondo la letteratura, strutturalmente rilevante per la piena attività biologica. Al contempo migliora la stabilità nei confronti della degradazione da parte delle amminopeptidasi e prolunga così l'emivita rispetto alla forma amminica libera (Liu et al., 2013).
Il medicinale finito liofilizzato viene, secondo le informazioni sul prodotto, conservato refrigerato a 2-8 °C e ricostituito immediatamente prima dell'uso. Il peptide stesso è intrinsecamente termostabile (Goldstein et al., 1977), la refrigerazione riguarda la stabilità della formulazione complessiva; le indicazioni specifiche per lotto vanno desunte dal certificato di analisi.
Lo schema consolidato nella letteratura è di 1,6 mg per via sottocutanea due volte alla settimana, che corrisponde a circa 900 µg per metro quadrato di superficie corporea (Dominari et al., 2020). Per i partecipanti agli studi con basso peso corporeo, inferiore a 40 kg, viene descritta una dose adattata al peso di 40 µg per chilogrammo. Queste indicazioni servono esclusivamente a scopi di ricerca.
Solo per scopi di ricerca. Non destinato al consumo umano. Redazione scientifica: Dr. Sieglinde Klaus