CJC-1295 (No DAC) v prehľade pre výskum: Modified GRF (1-29), mechanizmus, polčas a vymedzenie

CJC-1295 (No DAC), identický s Modified GRF (1-29), je syntetický analóg GHRH s 29 aminokyselinami a štyrmi stabilizujúcimi substitúciami. Na rozdiel od varianty s DAC sa neviaže na sérový albumín, a preto pôsobí krátkodobo, s uvádzaným plazmatickým polčasom približne 30 minút. Tento článok zhŕňa predklinické a klinické dáta výlučne na výskumné účely.

Čo je CJC-1295 (No DAC) a aká je jeho štruktúra?

CJC-1295 bez DAC je chemicky identický so zlúčeninou, ktorá sa v literatúre uvádza ako "Modified GRF (1-29)". Ide o syntetický analóg rastového hormónu uvoľňujúceho hormón (Growth Hormone Releasing Hormone, GHRH). Štruktúrne zodpovedá N-terminálnemu fragmentu 1-29 ľudského GHRH, teda rovnakému aktívnemu jadru ako Sermorelin, nesie však štyri stabilizujúce aminokyselinové substitúcie oproti natívnemu GRF(1-29): pozícia 2 D-Ala namiesto L-Ala, pozícia 8 Gln namiesto Asn, pozícia 15 Ala namiesto Gly a pozícia 27 Leu namiesto Met. Tetrasubstituované jadro GRF(1-29) je zdokumentované v práci Jetté et al., 2005, prehľad substitúcií navyše v sekundárnych zdrojoch.

Sekvencia je (N po C): 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. Uvádzaný sumárny vzorec je C152H252N44O42 s molárnou hmotnosťou približne 3367,9 g/mol; tieto údaje pochádzajú z dodávateľských a chemických dátových zdrojov, nie sú recenzované a považujú sa za približné. Číslo CAS 446036-97-1 sa čiastočne priraďuje celej rodine CJC-1295/DAC. Rozhodujúce pre pochopenie tejto zlúčeniny: forma "No DAC" nemá na C-konci žiadny komplex Drug-Affinity-Complex (maleimidopropionyl-lyzín), a preto sa kovalentne neviaže na sérový albumín. Práve tým pôsobí krátkodobo, ako vyplýva z prác Jetté et al., 2005 a Teichman et al., 2006.

Ako CJC-1295 (No DAC) pôsobí na molekulárnej úrovni?

CJC-1295 (No DAC) pôsobí ako agonista na GHRH-receptore (GHRH-R), čo je sedemtransmembránový receptor triedy B viazaný na G-proteín na somatotrofoch adenohypofýzy. Väzba sa spája prevažne s Gs, aktivuje adenylylcyklázu a tým zvyšuje vnútrobunkový cAMP. To aktivuje proteínkinázu A (PKA), vedie k fosforylácii CREB a k napäťovo závislému prúdu vápnika, ktorý spúšťa exocytózu uloženého rastového hormónu (GH). Chronicky tento signálny dráha navyše podporuje transkripciu génu GH sprostredkovanú Pit-1, ako je opísané v prehľade Mayo et al., 1995.

Funkčná výhoda štyroch substitúcií spočíva v stabilite. Dodávajú odolnosť voči štiepeniu dipeptidylpeptidázou-IV (DPP-IV) na N-konci, ako aj voči ďalšej proteolýze. Tým rastie potencia a metabolická stabilita oproti natívnemu GRF(1-29). Izolovaná substitúcia D-Ala2 znížila u človeka metabolický klírens z 39,7 na 21 mL/kg/min a predĺžila polčas vymiznutia z 4,3 na 6,7 minúty, ako ukázali Soule et al., 1994; stabilita substituovaného jadra voči DPP-IV je zdokumentovaná v Jetté et al., 2005. V ďalšom kroku hypofyzárne uvoľnenie GH zvyšuje hepatálny IGF-1. Táto os GHRH-R, GH, IGF-1 tvorí farmakologickú chrbticu celej triedy látok.

Aký polčas má CJC-1295 (No DAC)?

CJC-1295 (No DAC), teda Modified GRF (1-29), pôsobí jednoznačne krátkodobo. Uvádzaný plazmatický polčas je približne 30 minút, s rozsahom často uvádzaným v literatúre približne od 30 minút do asi 2 hodín. Pre porovnanie: natívny Sermorelin, respektíve GRF(1-29), sa eliminuje ešte rýchlejšie, s intravenóznym polčasom vymiznutia približne 6 až 7 minút a plazmatickým polčasom v rozsahu približne 10 až 20 minút. Kinetika natívneho fragmentu sa opiera o Soule et al., 1994, zatiaľ čo konkrétny údaj 30 minút pre Modified GRF (1-29) vychádza z konštrukčného princípu zlúčeniny a zo sekundárnych zdrojov.

Keďže nie je prítomná žiadna kotva na albumín, rastový hormón po subkutánnom podaní vo výskumnej literatúre typicky stúpa v priebehu približne 15 až 30 minút a v priebehu približne 2 až 3 hodín sa opäť vracia smerom k východiskovej hodnote. Z toho vyplýva pulzatilný, fyziologickejšie pôsobiaci profil GH s minimálnou pretrvávajúcou tonickou stimuláciou. To je definujúci rozdiel oproti variante s DAC. Dôležité pre vedecké zaradenie: rigorózne ľudské farmakokinetické štúdie (Teichman et al., 2006; Ionescu et al., 2006) sa uskutočnili s konštruktom DAC viažucim albumín, nie s formou No-DAC. Dedikovaná, recenzovaná ľudská PK štúdia špecificky pre variantu No-DAC je podľa súčasných poznatkov vzácna, preto treba údaj 30 minút interpretovať s patričnou opatrnosťou. Vypočítať CJC-1295 (No DAC) v peptidovom kalkulátore môže ilustrovať kľúčové kinetické údaje na účely modelovania.

Ako sa CJC-1295 (No DAC) líši od varianty s DAC?

Variant s DAC zdieľa rovnaké tetrasubstituované jadro GRF(1-29), nesie však N-epsilon-3-maleimidopropiónamid-lyzín. Táto skupina reaguje ex vivo, respektíve in vivo, s voľnou tiolovou skupinou Cys-34 ľudského sérového albumínu a tvorí stabilný tioéterový biokonjugát. Tento konjugát je príliš veľký na renálnu filtráciu a zároveň chránený pred DPP-IV, ako opísali Jetté et al., 2005. Tým sa polčas u človeka predlžuje na približne 5,8 až 8,1 dňa, ako ukázali Teichman et al., 2006.

U zdravých dospelých jednotlivé subkutánne dávky CJC-1295/DAC zvýšili priemerný GH 2- až 10-násobne počas minimálne 6 dní a IGF-1 1,5- až 3-násobne počas 9 až 11 dní; pri opakovanom podávaní zostal IGF-1 nad východiskovou hodnotou až približne 28 dní (Teichman et al., 2006). Pozoruhodné je, že sekrécia GH zostala pulzatilná aj pri tejto kontinuálnej stimulácii viazanej na albumín. Frekvencia pulzov a amplitúda zostali zachované, zatiaľ čo minimálne, priemerné a IGF-1 hodnoty stúpali, ako zdokumentovali Ionescu et al., 2006. Práve tento nález vysvetľuje, prečo sa krátkodobo pôsobiaca forma No-DAC vo výskume uprednostňuje, keď je cieľom napodobnenie prirodzeného epizodického uvoľňovania GH, a nie tonické trvalé zvýšenie. Forma No-DAC sa medzi podaniami úplne eliminuje, a preto nevytvára chronické plató IGF-1. Ľudské PK a údaje o účinnosti sa však týkajú konštruktu DAC, nie priamo formy No-DAC.

Aké dávkovania sa uvádzajú vo výskumnej literatúre?

Pre formu No-DAC neexistuje žiadne ľudské dávkovanie schválené FDA. Kontrolované ľudské dáta pochádzajú výlučne zo štúdií s variantou DAC. Tam sa skúmali jednotlivé subkutánne dávky približne 30, 60 a 90 mcg/kg, pričom rozsah 30 až 60 mcg/kg sa hodnotil ako relatívne dobre znášaný, ako uvádzajú Teichman et al., 2006. Štúdia pulzatility použila 60 a 90 mcg/kg bez významného rozdielu medzi oboma dávkovaniami; tam bol bazálny GH zvýšený približne 7,5-násobne, priemerný GH o 46 percent a IGF-1 o 45 percent nad východiskovou hodnotou (Ionescu et al., 2006).

Pre samotný Modified GRF (1-29) neklinické, respektíve sekundárne protokoly typicky opisujú pevné množstvá v mikrogramovom rozsahu na jedno subkutánne podanie, často okolo 100 mcg na podanie, často načasované 1- až 3-krát denne, aby sa využil krátky polčas. Tieto protokoly sa často kombinujú s GHRP, respektíve s agonistom ghrelínového receptora. Treba jasne zdôrazniť, že tieto údaje nepochádzajú z kontrolovaných štúdií. Uvádzajú sa tu výlučne na charakterizáciu existujúcej literatúry a nepredstavujú odporúčanie k postupu. Liekovka s 2 mg lyofilizátu zodpovedá 2000 mcg, z čoho výpočtovo vyplýva množstvo alikvótov v mikrogramovej škále. Presná koncentrácia závisí od objemu rekonštitúcie. Na čisto modelovacie a výpočtové účely sa to dá zobraziť v peptidovom kalkulátore.

Ako sa CJC-1295 (No DAC) rekonštituuje a skladuje?

CJC-1295 (No DAC) sa dodáva ako lyofilizát. Lyofilizovaný prášok by sa mal skladovať zmrazený, typicky pri -20 stupňoch Celzia, na dlhodobé skladovanie aj chladnejšie pri -80 stupňoch Celzia. Uvádzaná stabilita lyofilizátu je približne 12 až 24 mesiacov alebo dlhšie pri -20 stupňoch Celzia. Krátka preprava pri okolitej teplote alebo teplote chladničky sa pre suchý prášok spravidla toleruje, pretože pevná forma je výrazne robustnejšia ako rozpustená.

Po rekonštitúcii, zvyčajne bakteriostatickou vodou s približne 0,9 percenta benzylalkoholu, by sa mal roztok chladiť pri 2 až 8 stupňoch Celzia a použiť v priebehu približne 28 dní. Toto časové okno vyplýva z benzylalkoholu ako konzervačnej látky; niektoré zdroje uvádzajú 4 až 6 týždňov pri 2 až 8 stupňoch Celzia. Opakovaným cyklom zmrazenia a rozmrazenia rekonštituovaného roztoku sa treba vyhnúť, rovnako ako prudkému trepaniu, ktoré tvorbou peny a mechanickým stresom môže ohroziť integritu peptidu. Materiál chráňte pred svetlom a teplom. Pri rekonštitúcii sa rozpúšťadlo ideálne pridáva pomaly po stene liekovky, namiesto priamo na prášok. Tieto údaje pochádzajú zo sekundárnych zdrojov k manipulácii s peptidmi; peptidovo špecifická, recenzovaná štúdia stability sa nenašla, preto treba tieto pokyny chápať ako všeobecné pokyny na manipuláciu s GHRH peptidmi a nie ako validovanú špecifikáciu pre túto šaržu.

Aké nežiaduce účinky sú z tejto triedy látok známe?

V ľudských štúdiách s CJC-1295/DAC neboli hlásené žiadne závažné nežiaduce reakcie a znášanlivosť bola opísaná ako dobrá, najmä v rozsahu 30 až 60 mcg/kg, ako dokumentujú Teichman et al., 2006. Tieto dáta sa však týkajú varianty DAC viažucej albumín a nie špecificky krátkodobo pôsobiacej formy No-DAC.

Pre triedu typické a často opisované účinky GHRH analógov a stimulácie GH osi zahŕňajú prechodné reakcie v mieste vpichu, ako sú začervenanie, opuch a bolesť, ďalej sčervenanie tváre, respektíve pocit tepla, bolesti hlavy, závraty a prechodné zadržiavanie vody. Teoretické obavy spojené s pretrvávajúcim zvýšením GH a IGF-1, napríklad bolesti kĺbov (artralgia), periférne edémy, parestézie alebo príznaky podobné syndrómu karpálneho tunela, ako aj znížená inzulínová citlivosť, vyplývajú z farmakológie GH osi. Pre krátkodobo pôsobiacu formu No-DAC neboli špecificky preukázané. Keďže sa variant No-DAC medzi podaniami eliminuje a nevytvára tonické trvalé zvýšenie IGF-1, teoretický základ pre účinky závislé od pretrvávania je tu menej výrazný ako pri forme DAC. Napriek tomu platí: dlhodobá bezpečnosť formy No-DAC nie je v kontrolovaných ľudských štúdiách etablovaná. Tento prehľad slúži na vedecké zaradenie a nie na hodnotenie použitia u človeka.

Ako sa CJC-1295 (No DAC) líši od Sermorelinu?

Sermorelin zodpovedá natívnemu GRF(1-29) a zdieľa s CJC-1295 (No DAC) rovnaké aktívne jadro s 29 aminokyselinami. Rozhodujúci rozdiel spočíva v štyroch substitúciách, ktoré Sermorelinu chýbajú. Tým sa Sermorelin rýchlejšie odbúrava pôsobením DPP-IV a má kratší polčas, s plazmatickým polčasom v rozsahu približne 10 až 20 minút a intravenóznym polčasom vymiznutia približne 6 až 7 minút, ako aj nižšiu metabolickú stabilitu. Modified GRF (1-29) sa preto dá v jadre opísať ako DPP-IV stabilizovaný, dlhšie pôsobiaci Sermorelin.

Kvantitatívny dôkaz o získanej stabilite pochádza od Soule et al., 1994: už izolovaná substitúcia D-Ala2 približne na polovicu znížila metabolický klírens a predĺžila intravenózny polčas vymiznutia z 4,3 na 6,7 minúty u človeka. Mechanisticky sú obe zlúčeniny identické, pretože aktivujú rovnaký GHRH-receptor, ako opisuje Mayo et al., 1995 pre spoločnú signálnu dráhu. Rozdiel je teda primárne farmakokinetický a nie farmakodynamický. Pre výskum to znamená, že obe látky vyvolávajú na receptore rovnaký typ efektora, Modified GRF (1-29) však ponúka dlhšiu plazmatickú prítomnosť a vyššiu potenciu na aplikované mikrogramové množstvo. Podkladové informácie k farmakológii Sermorelinu, respektíve GRF(1-29), poskytuje prehľad Prakash a Goa, 1999, ktorý sa tu používa ako porovnávacia referencia pre natívny, nemodifikovaný GHRH(1-29).

Ako sa CJC-1295 (No DAC) líši od Ipamorelínu?

Rozdiel oproti Ipamorelínu je mechanisticky zásadný a nie len farmakokinetický. Ipamorelín je pentapeptid a pôsobí ako agonista na ghrelínovom receptore (Growth Hormone Secretagogue Receptor 1a, GHS-R1a), nie na GHRH-receptore. Prenos signálu prebieha cez Gq, fosfolipázu C, IP3 a prúd vápnika, a tým takisto spúšťa uvoľnenie GH. Rozhodujúce je, že Ipamorelín bol prvým GH sekretagógom, ktorý pôsobí selektívne na GH bez zvýšenia ACTH, kortizolu alebo prolaktínu, so selektivitou až 200-násobku účinnej dávky, ako ukázali Raun et al., 1998.

Zatiaľ čo CJC-1295 (No DAC) ako GHRH analóg priamo "prikazuje" somatotrofom cez GHRH-R uvoľniť uložený GH, Ipamorelín pôsobí cez komplementárnu ghrelínovú dráhu. Obe osi, teda GHRH a ghrelín, sú fyziologicky odlišné a pôsobia na rôznych receptoroch. Práve preto sa GHRH analógy a agonisti ghrelínového receptora vo výskume často skúmajú spoločne, aby sa charakterizovali aditívne alebo synergické účinky na uvoľnenie GH. Logika za tým: GHRH analóg zvyšuje pohotovosť somatotrofov, zatiaľ čo ghrelínový agonista paralelne tlmí somatostatínergickú inhibíciu a zosilňuje amplitúdu pulzov. Táto komplementárnosť je dôvodom, prečo kombinované výskumné protokoly uprednostňujú krátkodobo pôsobiacu formu No-DAC, keďže jej pulzatilný profil sa dobre prekrýva s oknom účinku GHRP. Obe však zostávajú výlučne výskumnými látkami bez etablovaného použitia u človeka.

Prečo sa CJC-1295 (No DAC) považuje za "fyziologickejší" ako variant s DAC?

Pojem "fyziologickejší" sa vo výskumnej literatúre vzťahuje na časový vzorec uvoľňovania GH. Prirodzená sekrécia GH prebieha epizodicky v pulzoch, oddelených fázami nízkej aktivity. Krátkodobo pôsobiaca forma No-DAC so svojím polčasom približne 30 minút vytvára vzostup GH v priebehu približne 15 až 30 minút a návrat smerom k východiskovej hodnote v priebehu približne 2 až 3 hodín. Tým sa receptor medzi podaniami nestimuluje kontinuálne, čo sa približuje prirodzenému vzorcu pulz-minimum.

Variant s DAC naopak väzbou na albumín udržiava zvýšenú základnú stimuláciu počas dní. Zaujímavé je, že Ionescu et al., 2006 ukázali, že aj pri tejto kontinuálnej stimulácii zostala sekrécia GH pulzatilná, pretože nadradené hypotalamické riadenie cez somatostatín naďalej formuje štruktúru pulzov. Napriek tomu forma DAC pretrvávajúco zvyšuje minimálne a priemerné hodnoty, ako aj IGF-1, a vytvára chronické plató IGF-1, ktoré v štúdiách ležalo až približne 28 dní nad východiskovou hodnotou (Teichman et al., 2006). Forma No-DAC sa tomuto plató vyhýba, pretože sa úplne eliminuje. Ak teda má výskumný model zobraziť epizodickú povahu GH osi, je krátkodobo pôsobiaci variant metodicky atraktívnejší. Toto zaradenie zostáva farmakologickou charakterizáciou a neimplikuje žiadny terapeutický prínos.

Často kladené otázky (FAQ)

Je CJC-1295 (No DAC) to isté ako Modified GRF (1-29)?

Áno. CJC-1295 bez DAC a Modified GRF (1-29) označujú rovnakú zlúčeninu. Obe opisujú tetrasubstituované jadro GRF(1-29) bez komplexu Drug-Affinity-Complex viažuceho albumín. Štyri substitúcie (D-Ala na pozícii 2, Gln na pozícii 8, Ala na pozícii 15, Leu na pozícii 27) sú zdokumentované pre jadro v Jetté et al., 2005. Pojem "No DAC" iba zdôrazňuje absenciu maleimidového linkera, ktorý pri variante DAC zabezpečuje dlhý polčas.

Prečo je polčas oveľa kratší ako pri CJC-1295 s DAC?

Pretože chýba kotva na albumín. Variant s DAC sa kovalentne viaže na tiolovú skupinu Cys-34 sérového albumínu a tvorí veľký konjugát chránený pred renálnou priechodnosťou s polčasom približne 5,8 až 8,1 dňa (Teichman et al., 2006). Bez tejto kotvy sa forma No-DAC rýchlo eliminuje, s uvádzaným polčasom približne 30 minút. Štyri substitúcie síce spomaľujú odbúravanie oproti Sermorelinu, nenahrádzajú však väzbu na albumín.

Existujú kontrolované ľudské štúdie špecificky k forme No-DAC?

Podľa súčasných poznatkov sú rigorózne, recenzované ľudské PK štúdie špecificky k forme No-DAC vzácne. Kľúčové ľudské dáta (Teichman et al., 2006; Ionescu et al., 2006) boli zozbierané s konštruktom DAC viažucim albumín. Polčas 30 minút formy No-DAC sa opiera prevažne o konštrukčný princíp a sekundárne zdroje, nie o dedikovanú klinickú PK štúdiu.

Ako dlho je rekonštituovaný roztok stabilný?

Sekundárne zdroje o manipulácii uvádzajú po rekonštitúcii bakteriostatickou vodou (približne 0,9 percenta benzylalkoholu) použitie v priebehu približne 28 dní pri skladovaní pri 2 až 8 stupňoch Celzia; niektoré zdroje uvádzajú 4 až 6 týždňov. Cyklom zmrazenia a rozmrazenia a prudkému trepaniu sa treba vyhnúť. Tieto údaje sú všeobecné pokyny pre GHRH peptidy a nie validovaná špecifikácia pre konkrétnu šaržu.

Prečo sa GHRH analógy a Ipamorelín často skúmajú spoločne?

Pretože pôsobia na rôznych receptoroch. CJC-1295 (No DAC) je agonista GHRH-receptora, Ipamorelín selektívny agonista ghrelínového receptora (GHS-R1a) cez dráhu Gq/PLC/IP3-vápnik (Raun et al., 1998). Keďže obe dráhy sú komplementárne, vo výskume sa skúmajú spoločne, aby sa charakterizovali aditívne alebo synergické účinky na uvoľnenie GH.

Len na výskumné účely. Nie je určené na ľudskú spotrebu. Vedecká redakcia: Dr. Sieglinde Klaus