VIII International Symposium on Chemistry and Pharmaceutical Sciences

SICF

VIII Symposium "Design, Obtaining and Development of Drugs"

PEGylation strategy for improving the pharmacokinetic activity of the IL-2 no-alpha mutein.

Abstract

An mutant derived from the human IL-2, denomined as IL-2noα, with greater antitumor and lower toxic effects than native IL-2 was previously developed. 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 its pharmacokinetic parameters. Pegylated IL-2noα was characterized by polyacrylamide gel electrophoresis, size exclusion, in vitro cell proliferation, pharmacokinetic, and in vivo antitumor studies. Conjugates of IL-2noα with polyethylene glycol (PEG) of 1.2 kDa, 20 kDa, and 40 kDa were obtained by classical acylation. No significant changes in the secondary and tertiary structures were detected. A decrease in biological activity in vitro and a significant improvement in half-life was observed, especially for IL-2noα-PEG20K. PEGylation of IL-2noα with PEG20K did not affect the capacity of the mutant for inducing preferential expansion of T effector cells than Treg cells. This pegylated IL-2noα showed an antimetastatic effect higher than unmodified IL-2noα in MB16F0 experimental metastases model, even with a lower dose and less frequent scheme of administration. PEG20K was selected as the best modification strategy, to improve the blood circulation time of the IL-2noα with a superior antimetastatic effect and lower doses.

Resumen

Anteriormente se desarrolló un mutante de la IL-2 humana, denominado IL-2noα, con mayores efectos antitumorales y menores efectos tóxicos que la IL-2 nativa. Sin embargo, tiene como desventajas un tiempo de vida media muy corto (9-12 minutos), propensión a la agregación y problemas de solubilidad. En este trabajo, se empleó la PEGilación para mejorar sus parámetros farmacocinéticos. Los conjugados se caracterizaron mediante electroforesis en gel de poliacrilamida, exclusión por tamaño, proliferación celular in vitro, estudios farmacocinéticos y antitumorales in vivo. Se obtuvieron conjugados de IL-2noα con polietilenglicol (PEG) de 1,2 kDa, 20 kDa y 40 kDa mediante acilación clásica. No se detectaron cambios significativos en las estructuras secundaria y terciaria. La actividad biológica in vitro disminuyó, aunque el tiempo de vida media aumentó significativamente, especialmente para IL-2noα-PEG20K. La PEGilación con PEG20K no afectó la capacidad del mutante para inducir una expansión preferencial de células T efectoras. Esta IL-2noα pegilada mostró un efecto antimetastásico mayor que la IL-2noα en el modelo de metástasis experimental MB16F0, con una dosis más baja y menos frecuente. Se seleccionó PEG20K como la mejor estrategia de modificación, para mejorar el tiempo de circulación sanguínea de la IL-2noα con un efecto antimetastásico superior y dosis más bajas.