VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

SICF

VIII Symposium "Design, Obtaining and Development of Drugs"

PEGylation strategy for improving the antitumoral activity of the IL-2 mutant no alpha.

Abstract

A promising mutant derived from the human IL-2 protein used for cancer therapy was developed at the CIM. The inserted mutations in the structure eliminated the interaction with the IL-2R alpha chain, and a greater antitumor effect and less toxic effects were observed compared to native IL-2. Nevertheless, mutein has some disadvantages, such as a very short half-life of about 9-12 min, propensity for aggregation, and solubility problems. In this work, pegylation was employed to improve the pharmacokinetic parameters of the new protein. Conjugates of mIL-2 with polyethylene glycol (PEG) were obtained by classical acylation. The molecular sizes of the PEGs used in pegylation were 1.2 kDa, 20 kDa and 40 kDa. Pegylated mIL-2 was characterized by polyacrylamide gel electrophoresis, size exclusion and reverse-phase high-performance liquid chromatography, in vitro cell proliferation bioassays, in vivo pharmacokinetics and antitumor studies. No significant changes in the secondary and tertiary structures of the modified protein were detected. A significant decrease in biological activity was observed with increasing PEG molecular size and PEG/protein molar ratio. Pegylation significantly increased the circulating half-life with the three types of PEG and especially for mIL-2-PEG20K. The pegylated mutant with PEG of 20 kDa provide high antitumoral efficacy compared to IL-2 mutant in the melanoma B16F0 model, even with a lower frequency of administration.

Resumen

En el CIM se desarrolló una mutante derivada de la proteína interleucina 2 (IL-2) humana empleada para la terapia del cáncer. Las mutaciones insertadas en la estructura eliminaron la interacción con la cadena alfa del IL-2R y se observó mayor efecto antitumoral y menos efectos tóxicos que para la IL-2 nativa. Sin embargo, la muteína tiene como desventajas un tiempo de vida media muy corto de aproximadamente 9-12 min, propensión a la agregación y problemas de solubilidad. En este trabajo se empleó la pegilación para mejorar los parámetros farmacocinéticos de la proteína. Se obtuvieron conjugados de la mIL-2 con polietilenglicol (PEG) mediante acilación clásica. Las tallas moleculares de los PEG empleados en la pegilación fueron 1,2 kDa, 20 kDa y 40 kDa. La mIL-2 pegilada fue caracterizada mediante electroforesis en gel de poliacrilamida, cromatografía líquida de alta resolución por exclusión molecular y fase reversa, bioensayos de proliferación celular in vitro, estudios farmacocinéticos y antitumorales in vivo. No se detectaron cambios significativos en las estructuras secundaria y terciaria de la proteína modificada. Se observó una disminución significativa de la actividad biológica con el aumento de la talla molecular del PEG y la relación molar PEG/proteína. La pegilación aumentó significativamente el tiempo de vida media en circulación con los tres tipos de PEG y fundamentalmente para la mIL-2-PEG20K. Se demostró una alta eficacia antitumoral del mutante pegilado con PEG de 20 kDa en comparación con la IL-2 nativa en el modelo de melanoma B16F0, incluso con una menor frecuencia de administración.