The Current State of Peptide Drug Discovery: Back to the Future?

Presentation on theme: "The Current State of Peptide Drug Discovery: Back to the Future?"— Presentation transcript:

1 The Current State of Peptide Drug Discovery: Back to the Future?
Ki Seon Baek

2

3 Contents 1. INTRODUCTION
2. ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PEPTIDE DRUGS 3. ENABLING TECHNOLOGIES IN PEPTIDE LEAD DISCOVERY

4 Peptide • 단백질의 기능적 최소 단위 • 두 개 이상의 아미노산이 사슬처럼 연결되어 있는 물질
• 매우 적은 양으로도 강력한 활성 및 약리작용을 나타냄으로써 질병을 치료

5 Peptide • 20세기 초반 : peptide hormone의 구조, 생리학적 역할 이해를 목표, 약리학, 생물학, 화학의 주요 진보를 촉진 • de Vigneaud, Banting and Macleod, Schally and Guillemin, Sanger, and Merrifield. • 1960년대 이후 ~ 2000년대 까지 미래신약으로 간주 되었던 시기도 있었으나, 생체이용률이 낮은 결정적인 단점 → 개발포기 • 생체 내 특이성이 높아서 독성을 일으킬 가능성이 상대적으로 낮고 생체조직 내에 축적되는 양이 적어 DDI 가능성 낮음. • 많은 바이오기업들이 흥미 있는 약리적 특성을 지닌 새로운 펩타이드를 발견 • 다양한 합성법 및 DDS 연구로 신약개발 활발 • 신약 임상 성공률이 저분자 화합물보다 2배 이상 높아, 최근 임상시험 등이 급증 • 현대 제약산업 발전에 큰 영향, 화학 & 생물학 발전에 큰 기여 • ‘바이오 소재’로 다양한 분야에 적용 가능 : 의약품, 화장품, 의료용 소재 등

6 Miracle Drug • 인슐린의 서열, 구조 및 분자 약리학, 펩타이드와 단백질의 구조에 대한 이해를 수십년 전에 선행하여 이를 토대로 인슐린의 성공을 이끌어냄. • 1982년 첫번째 재조합 의약품으로 도입, 86년만에 원래의 동물 유래 제품이 최근에 중단 됨. • ‘miracle drug’ - 과학 연구의 권력과 사회적 가치에 대한 대중의 인식을 높이는 계기 • 당뇨병 환자가 엄격한 혈당 조절을 할 수 있게 해주는 과학적 진보를 보여줌. • 인슐린 유사체를 화학 합성 및 분자 디자인을 위한 강력한 toolkit으로 사용.

7 Insulin • 단백질 중에서 최초로 밝혀진 구조식
*aa : amino acid • 단백질 중에서 최초로 밝혀진 구조식 • A와 B 두 개의 아미노산 사슬로 구성, 세개의 S-S결합을 이루고 있음.

8 Introduction • 2016년 기준, 전 세계적으로 시장에 출시 된 펩타이드 의약품의 수 50개 초과

9 Introduction

10 Introduction

11 Introduction • 연평균 9-10% 성장
Glatiramer Teva 다발성 경화증 (면역조절제) Liraglutide Novo Nodisk 당뇨병 (GLP-1) Octreotide Norvatis 말단비대증 내분비성 종양 Teriparatide Lily 골다공증 Leuprolin Takeda 전립선암 Goserelin Astrazeneca Exenatide • 연평균 9-10% 성장 • 펩타이드 의약품 세계시장규모는 2019년 약 9천억원 이상 성장할 것으로 예상 • 매출 대부분 블록버스터급 약물에 집중

12 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PEPTIDE DRUGS
1. Natural Biological Messengers 2. Peptide Discovery Optimization : Has a significant resource advantage over small molecules 보다 상당한 자원 우위를 가짐. 3. 투약 편의성 : biweekly or monthly Disadvantage 1. Membrane Impermeable 2. Biologically Unstable 3. High Cost

13 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PEPTIDE DRUGS
① Peptides Are the Natural Biological Messengers for Most Endocrine Signaling Pathways. • GPCR, ion channels 및 growth factor receptor와 같은 많은 세포 표면 수용체에 대한 천연 리간드로서 세포 내에서 신호 전달 과정 개시. • 종종 신호 전달 경로의 agonist • 인슐린, GLP-1, GnRH 등 • Natural peptides 는 궁극적으로 매우 강력하고 선택성 강한 약물을 생산

14 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PEPTIDE DRUGS
② Peptide Discovery Optimization . • Small molecule 보다 중요한 자원 이점을 갖고 있음. ③ 복용 편의성, 투약 편의성 • 일반적으로 낮은 투입량, 자가 투약 가능한 제형 • 1주 1회, 2주 1회, 1달 1회

15 ADVANTAGES AND DISADVANTAGES OF PEPTIDE DRUGS
① Peptides Are Membrane Impermeable. • 세포막에 대한 약한 투과성으로 인하여 세포내로 전달하기 어려운 문제점. ⇒ 비경구투여 필요 • cell-penetrating peptide가 개발되면서 세포내로 약물을 전달할 수 있는 DDS에 응용 ② Peptides are Biologically Unstable. • peptide가 가진 고유한 열역학적 불안정성에 의해 활성을 잃음 • 신속한 대사, 짧은 반감기 → 약효 지속성 제제 개발 필요 ③ High cost • 원료, 합성/정제 기술, 생산 비용, 한정된 종류 등

16 ENABLING TECHNOLOGIES IN PEPTIDE LEAD DISCOVERY.
• 매력적인 Lead Compound의 발견 또는 선택은 성공을 극대화 할 수 있는 프로필을 가진 화합물을 전달하는 중요한 첫 단계. • Peptide leads의 선택은 biological target, 분자 약학에 대해 알려진 두 가지 일반적인 전략 중 하나를 사용했다. • Signaling peptide : 알려진 receptor/target 을 갖는 호르몬 또는 펩타이드 및 그의 약리학에 대한 어느 정도의 이해를 표적으로 할 때 사용. • Potency 및 PK Profile을 향상시키는 의약화학 전략은 Drug-like properties을 갖는 signal molecules을 찾는데 매우 생산적. Ex) GLP-1

17 ENABLING TECHNOLOGIES IN PEPTIDE LEAD DISCOVERY.
• GLP-1은 DPP-4 enzyme에 의해 빠르게 분해되기 때문에 당뇨병 치료제로 사용하기 위하여 DPP-4에 의해 잘 분해되지 않고 반감기가 긴 GLP-1 receptor agonist가 개발됨. • 효능 및 약리학적 효과를 유지하면서 호르몬의 안정성을 높이기 위하여 상당한 노력이 이루어짐. • GLP-1의 수용체에 작용하여 DPP-4 Inhibitor보다 훨씬 높은 농도의 GLP-1 수용체 자극을 통해 인슐린 분비 증가, 글루카곤 분비 억제 작용을 통해 혈당 감소. • 이러한 노력으로 2형 당뇨병 치료에 혁명을 일으키고 궁극적으로는 비만 치료에 혁명을 일으키고 있는 여러 시장 제품이 탄생.

18 Naturally Occurring Peptides as Starting Points for Lead Discovery
• Many other hormone-derived drugs been discovered and developed using a similar strategy • Octreotide (Sandostatin)는 효능, 수용체 선택성 및 PK Profile을 향상시키기 위해 최적화 된 Natural Hormone의 생물학적 작용을 mimic한 somatostatin agonist. • 말단 비대증 환자에서 갑상선 자극 호르몬을 분비하는 뇌하수체 종양 및 기타 징후를 나타내는 성장 호 르몬을 치료하는 데 사용.

19 Naturally Occurring Peptides as Starting Points for Lead Discovery
• 시상 하부의 Gonadotropin-releasing hormone (성선자극호르몬유리호르몬, GnRH) 뉴런에서 생성된 10 aa peptide인 GnRH는 발견 후 거의 peptide 화학자의 target이 됨. • Leuprolide는 호르몬 의존성 진행성 전립선 암, 자궁 내막증, 자궁 근종, 조숙 한 사춘기 및 체외 수정을 포함 한 다양한 임상 응용에 사용되는 효능 및 반감기를 최적화 한 synthetic nonapeptide GnRH receptor agonist. • 더 나아가 약리학적, 화학적 노력으로 지속적인 PK Profile을 가지고 있고 호르몬 반응성 전립선 암 및 일부 양성 부인과 질환의 치료에 사용되는 Degarelix (Firmagon, Ferring) 와 같은 GnRH antagonist를 유발하는 중요 한 변형이 밝혀짐.

20 Naturally Occurring Peptides as Starting Points for Lead Discovery
• Desmopressin (Noctiva, Avadel), 자연 항 이뇨 호르몬인 8-Arg-Vasopressin의 약동학적 성질을 향상. • 어린이 요붕증, 성인의 야뇨증 치료에 사용. • Vasopressin에 비해 약 4000배 강력한 효과, 작용시간 최대 8시간

21 Naturally Occurring Peptides as Starting Points for Lead Discovery
• Oxytocin, 합성으로 만들어지는 최초의 peptide hormone, 시상 하부에 의해 생성된 nonapeptide • 강한 자국수축 기능, 분만이 진행되지 않거나 무월경 치료 시 사용. • Carbetocin, 약학적 성질 개선되었으며 온도에 안정한 제형으로 제조 가능. • Atoxiban, 조산 (tocolytic) 활성을 가진 화합물을 찾는 것을 목표, 조기 진통을 억제하는 데 사용.

22 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
a. Non-Ribosomally Synthesized Peptides (NRSPs). • Cyclosporine, 면역억제제 • 진균류인 Tolypocladium inflatum Gams로 부터 분리, 11개의 amino acid residue로 구성 • 항원이나 조절물질의 자극에 대해 초기의 세포성 면역반응을 억제 • T cell에 대하여 매우 선택적인 억제 효과

23 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
a. Non-Ribosomally Synthesized Peptides (NRSPs). • Vancomycin, Cyclosporine과 같이 박테리아와 곰팡이에 의해 생성 된 일부 펩타이드 천연 생성물은 libosome에서 합성되지 않음. • Non-Ribosomal Peptide : 세균이나 진균 같은 미생물에 의해 생산되는 이차대사산물 peptde. • mRNA에 의존하지 않는 non-ribosomal peptide synthetases (NRPS) 에 의해 합성됨. • Non-Ribosomally Synthesized Peptides (NRSP)의 아미노산 구성 요소는 nonstandard 하며, 이들의 다양한 구조는 cyclization motifs, D-aa 및 N-methylated aa 의 결합 및 이들에 기여하는 다른 독특한 특징인 비정상적인 구조와 생물학적 특성을 포함하는 구조적으로 흥미로운 특징의 array를 제공.

24 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• Romesberg는 그람 양성균에 저항하여 강력하지만 좁은 범위의 활성을 나타내는 NRSP의 오랫동안 언급되 지 않은 항생제인 arylomycin계열의 잠재력을 재검토. • Signal peptidase가 arylomycins에서만 독특하고 생존에 필수적이라는 것을 확인함으로써 인상적인 structure-based medicinal chemistry program 을 통해 NSRP 계열을 그람 음성균, 그람 양성균에 대항하는 강력 한 활성을 가진 광범위한 스펙트럼의 항생제로 변형시킴.

25 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• 최근 그람양성균에 뛰어난 효과를 갖는 depsipeptide 인 새로운 NRSP 항생제 teixobactin 발견. (2015) • 이 펩타이드의 추정 표적인 Lipid II의 pyrophosphate 가 세포벽 구성물질들과 결합하는 기전을 통해 세균들의 세포벽 합성을 저해 • 이러한 작용 메커니즘이 내성 발현을 상당히 지연시킬 것으로 기대.

26 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
b. Venoms and Toxins. • 독성 peptide는 전형적으로 ion channels 및 membrane bound receptors 를 표적으로 함. • 자연에서 발견되는 이들 화합물의 다양성은 엄청나지만, 일반적으로 잔기(원뿔 달팽이)에서 잔기 (뱀 및 기타 유기체)의 크기에 이르는 disulfide-rich cyclic peptides . • 합성 또는 재조합 방법을 사용하여 만들 수 있으며, linear peptides 비해 disulfide bridges 에 의해 제공되는 안정성은 이러한 독성 물질을 약물 발견 프로그램의 매우 매력적인 출발점. • 주목할만한 블록버스터 약은 독으로부터 유래된 펩티드의 최적화로부터 유래. • 독은 주로 뱀과 전갈에서 파생 (독소 수집 및 확인의 용이성) • 차세대 시퀀싱 (NGS) 및 프로테오믹스와 같은 최근의 기술적 진보 : 많은 생물체의 독을 접근 및 연구 할 수있게 해 주었으며, → Peptide lead 발견의 새로운 발전을 위한 유익한 영역

27 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• Linaclotide (Linzess), 만성 특발성 변비와 과민성 대장 증후군의 치료 • 대장균 독소 인 STh와 STp에서 유래, cysteine이 풍부한 bicyclic peptide. • 장 내 물 및 전해질 수송을 조절하고 염화물 분비를 증가시키고 장액 흡수를 감소시키는 작용을 하는 GCCR agonist.

28 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
c. Cyclotides and Lantipeptides. • Cyclotides는 생물학적 활성을 갖는 구조적으로 신규한 식물 유래의 고리형 peptide계열, 전통적인 민간 의학에서 사용되는 다양한 식물 원천에서 발견 됨. • 출산을 가속화하기 위해 콩고 민주 공화국에서 사용 된 원주민 약용 차의 중요한 성분. • 이 특별한 관찰은 cyclotides가 약리학 적 활성을 가지고 있을 뿐만 아니라 열적으로 안정하고 orally active한 것을 추론 할 수 있기 때문에 상당한 관심을 끌고 있음. • 구조적으로 복잡한 펩타이드의 존재는 숙주에 대한 원시적 인 타고난 면역계로서 작용할 가능성이 큼. • 이 개념을 뒷받침하기 위해, 이들 화합물이 살충 활성을 갖는 것으로 밝혀짐.

29 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• Cyclotides는 head-to-tail cyclized backbone과 세 개의 disulfide 결합을 가지고있어 프로토 타입 cyclotide kalata B1과 같은 순환 cystein 매듭 모티프를 생성 • 펩신, 트립신 및 키모트립신과 같은 분해효소에 뛰어난 안정성을 보여, 안정한 peptide ligand로 사용. • head-to-tail 고리화 구조가 형성되지 않으면 효소에 대한 안정성은 급격히 저해되며, 고리화 구조의 형성이 어려워 단백질 합성이 복잡한 단점. • 염증성 통증의 치료를 위해 경구용 활성 펩타이드를 제공하기 위해 cyclotide scaffold 위에 bradykinin antagonist 펩타이드를 이식하는 접근법을 보고.

30 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• Lanthipeptides, serine 및 threonine이 각각 탈수 된 뒤 Cysteine의 thiol기가 불포화 아미노산에 Michael addition을 통해 macrocyclic 형성. • nisin과 같은 lanthipeptides 의 강력한 antibacterial성질은 수십 년 동안 높이 평가되어 왔지만, 새로운 항생제 에 대한 현재의 필요성은 이러한 종류의 펩타이드에 대한 관심과 발견을 촉진시킴.

31 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• Ang(1−7) : renin−angiotensin 계에서 중추적 인 역할을 하는 중요한 펩타이드, 중요한 약리학 적 활성, Mas 수용체에 대한 내재적 ligand, 매우 짧은 반감기 • 이러한 단점을 해소하기 위해 Moll은 해당 lantipeptide 변형 기계가 장착 된 Lactococcus lactis 변종을 사용하여 해당 선형 펩타이드로부터 Thioether-Bridged Ang (1-7)을 enzymatically 생산.

32 Natural Product Derived Peptides as Starting Points for Drug Discovery
• 생성된 cyclized peptide는 정제된 Angiotensin 전환 효소에 대하여 완전히 내성을 갖고, 혈장 및 조직에서의 안정성이 현저하게 증가, Mouse에서 Ang (1-7)보다 30 배 긴 혈장 반감기. • cyclized Ang(1−7) analogue A 는 ex vivo에서 대동맥 고리의 이완을 유도하는데 있어서 Ang (1-7)보다 2 배 더 강력. • 항생제 영역 밖의 lanthipeptides의 잠재력을 보여 주며 그들의 thioether 모티프가 펩타이드 의약 화학 최적화를 위한 가능성을 보여줌.

33 Use of Peptidomics for the Identification of New Peptide Leads
• Peptidomics : 펩타이드 서열 식별과 다양한 조직 및 체액의 peptide profiling을 결합하여 유전적으로 암호화 된 polypeptide를 체계적으로 분류. • 아주 민감한 조직에 존재하는 peptide의 확인 (and sequencing)을 허용하는 질량 분석 및 생물 정보학의 놀라 운 진보에 의해 촉진.

34 파지 디스플레이 (Phage display Technique)
Display Technologies in Peptide Lead Discovery • 펩타이드 발굴의 대표적 방법 파지 디스플레이 (Phage display Technique) - 박테리아(bacteria)에 특이적으로 감염하는 기생체인 박테리오파지(bacteriophage)의 유전자에 인위적으로 다양한 아미노산 서열을 생산하는 유전자를 도입하여 생산한 재조합 박테리오파지를 이용해 특정 단백질과 결합능력이 있는 미지의 아미노산 서열을 선발하는 기술 - 파지 라이브러리로 부터 표적항원과 유의적인 결합능을 나타내는 파지를 선별 - 항원 결정기의 동정(epitope mapping), 백신 개발, ligand-receptor 결합능력 확인), 생리활성 펩타이드 선발 등 다양한 분야에서 이용 - 대장균에서 증식시켜 DNA를 추출하고, DNA 서열을 알아내는 과정에서 시간이 많이 소요되는 단점 분자 모델링 - Computer Simulation - 신약검색방법 - 생체 환경과 동일하게 물분자를 존재시키거나 단백질의 유연성을 완벽하게 구사하지 못하는 한계

35 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• 1985년 Smith, 박테리아를 감염시켜서 박테리오파지라는 바이러스에 유전자를 투입시켜 새로운 단백질을 진화시키는 ‘Phage Display’방법을 개발 • 항체 발견이 아닌 항체 분야에서 중요한 진보에 힘 입어, 파지 디스플레이 (및 관련 기술 mRNA 및 리보솜 디스플레이)는 펩타이드 리간드의 생성 및 최적화를 위한 강력한 방법 • 바이러스 겉 표면에 surface glycoprotein (당 단백질) 발현 - 당단백질 중 외부로 노출될 수 있는 단백질 부분 에 특정 peptide(서열)을 삽입한 제조합 바이러스를 제작 (glycoprotein 표면에 발현 할 수 있게) • 유전자를 파지에 투입해서 다양한 형체를 만들고 → 특정한 박테리아에 장착이 잘 되는 항체를 골라 → 무 작위 돌연변이 유전자를 항체에 투입, 특정 타겟에 장착하게 만드는 과정을 반복해 가면서 효율적인 항체를 만들게 됨. • panning : 파지의 외벽에 펩타이드를 발현하는 파지 라이브러리로부터 표적분자 (항체, 효소, suface receptor 등)와 결합하는 성질을 지닌 펩타이드를 표면에 발현하고 있는 파지만 선택하는 과정

36 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• 파지 디스플레이 라이브러리에서 생성 된 펩타이드는 proteinogenic amino acids 로 구성, peptide lead는 potency, PK, solubility 등을 고려하여 Medicinal Chemistry를 통해 최적화 되어야 함. • 예를 들어, 라이브러리의 "온 - 파지 (on-phage)"화학적 변형은 현재의 치밀한 조사 영역이며 펩타이드 파지 디스플레이의 능력을 크게 확장시킬 것으로 기대. • 생성된 화합물은 흔히 비정상적인 에피토프를 나타내는 신규 한 구조적으로 제한된 분자 구조를 갖음. • 이론적으로 이는 친화력이 향상되고 효소 분해에 대한 안정성 증가.

37 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• Cystein의 thiol을 alkylation 하기 위하여 TCEP reduction 진행 • Cyclic disulfide peptid를 Cyclic bis-thioether peptide로 변형하여 안정화

38 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• “mirror image phage display” • standard L-peptide phage library 에서 펩타이드를 선택하기 위해 unnatural D-peptide/protein target 사용. 이러한 active phage-displayed peptides 의 D- mirror images 는 대칭에 의해 natural L- chirality 을 갖는 표적 단백질과 상호 작용. • D-peptide는 plasma stability 를 효과적으로 나타내도록 보장, 약물 발견 프로그램의 시작점으로 매우 적합. ex) D-cyclic peptides : C-SRC 및 HIV protease와 상호 작용. • 기술 구현에 있어 가장 중요한 장벽 : Target protein의 D-enantiomer의 합성 – 그 자체로 인상적인 과학적 업적

39 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
① The D-enantiomeric form of any peptide-target is synthesized and used for phage display. ② L-peptide, which binds to the D-enantiomeric target, is selected. ③ The D-enantiomeric form of the selected L-peptide is synthesized, which will bind to the L-enantiomeric form of the target.

40 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• Szostak과 동료 연구자들은 mRNA 디스플레이가 대다수의 unnatural amino acids을 함유 한 큰 library(> 1013)의 진화, 선택 및 발견에 적용될 수 있음을 보여줌. • 다양한 unnatural amino acids가 들어있는 tRNA를 생성하는 PURE/mRNA-display system을 사용하여 20 개의 천연 아미노산 중 12 개를 다양한 unnatural side chain 및 backbone modification하도록 재배열. • macrocyclization을 허용하는 아미노산 유도체를 통합하여 conformational restriction과 안정성을 향상 시킴. • 결합에 필수적으로 나타나는 unnatural amino acids 를 주로 포함하는 nanomolar-affinity thrombin inhibitors 발견에 의해 입증.

41 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• RaPID : “random non-standard peptides integrated discovery” (RaPID) system noncanonical amino acid를 포함하는 bioactive macrocyclic peptides 의 큰 라이브러리를 생성하는 데 사용. • developed by Suga • 광범위한 biological targets에 대한 hit, PURE 기술에 비해 이점을 제공. • “flexible” tRNA acylation ribozymes 사용 : flexizymes, 다양한 nonproteinogenic aminoacyl tRNAs의 배열 촉진 및 D-amino acid를 포함한 unlimited한 아미노산을 사용하여 macrocyclic peptides 의 ribosomal 합성을 가능하게 함. • 단백질 분해성 안정성 외에도 unnatural peptides 가 향상된 투과성을 나타내며 잠재적으로 경구 투여에 충분한 생물학적 이용 가능성 주장.

42 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• Modified calixarenes : 인지질의 구조와 성질을 더 잘 mimic하여 기능성 membrane protein을 추출 할 수 있는 차세대 계면활성제. • developed by Sligar • 노출 된 소수성 표면을 둘러싸고 안정화 시키는 membrane scaffold proteins (MSP) 의 " double-belt "를 사용하여 nanodisc라고 불리는 인지질 이중층의 일부에 대한 정교한 합성 모델을 개발했다. • nanodiscs : 안정하고 용해성이 좋은 active transmembrane proteins 을 수용하는데 매우 효과적. • Transmembrane protein 은 약리학을 손상시키지 않으면서 개선된 thermostability 을 위해 정밀하게 선택된 돌연변이에 의해 변형 가능. ⇒ Heptares의 StaR 기술의 기초 (헵타레스, star) ⇒ GPCR 표적 약물 개발 가능.

43 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• peptide 분야의 중요한 부분을 배제한 스크리닝 기술의 주요 한계 : receptor agonist대한 거대한 라이브러리를 parsing하는 어려움. • 비효율적인 2단계 접근법 : competitive binders를 스크리닝 한 다음 합성 된 펩타이드 히트를 agonism 에 대해 분석. • 이상적인 기술은 기능적 신호 판독과 함께 손상되지 않은 세포에 대한 디스플레이 라이브러리의 직접 panning을 허용하지만, ⇒ 이 접근법은 practical한 문제 및 스크리닝 결과의 직관적인 해석에 직면. • 최근, 이전의 난치성 수용체 표적의 전체 부류에 대해 약리학 적으로 흥미로운 펩타이드 Hit가 보고 되어짐.

44 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• developed by Lerner • 일련의 논문에서 수용체와 함께 발현 된 렌티바이러스 감염을 통해 도입 된 잠재적인 peptide ligands의 membrane-tethered library를 포함하는 조작 된 세포주를 사용하는 일반적인 자가 분비 기반 신호 시스템 기술. • 활성은 receptor−ligand system의 내인성 시그널링의 존재 하에서 관찰되도록 조작된 인공 신호 전달 시스템을 사용 • 원래 agonist 항체를 찾기 위해 사용되었지만,이 시스템은 scaffold protein, 펩타이드 및 독의 라이브러리를 사용하도록 확장

45 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• 최근, 독특한 분자 약리 프로파일을 가진 GLP-1의 유력한 유사체의 발견을 기술 • In vivo studies에 따르면 mice에서 biased agonist 가 혈당 수치를 보다 효과적으로 조절하고, 시판된 GLP-1 agonist Exendin-4와 비교 시 HbA1c를 감소시키는 것을 나타냄.

46 Display Technologies in Peptide Lead Discovery
• Developed by Yoshimoto, Kurota, • EGFR에 대한 새로운 peptide ligand 발견에 대해 유사한 접근법 사용. • 이 원리는 Lerner의 방법과 기능적으로 동일, 형광 판독을 통해 수용체의 효능을 입증 할 수 있는 anchored peptides 라이브러리를 표현. • 효모 세포주를 사용하는 것이 중요한 차이점. • 세포벽의 추가적 구조적 요소를 가지고 있어 membrane-bound screening protagonists 을 둘러싸고 있음. 세포벽의 내면에 고정. • 이론적으로, 하나의 막에 결합 된 펩타이드가 인접한 세포의 수용체를 활성화시키는 세포 간 신호전달의 교란 가능성에 대한 간단한 해결책을 제공. • GPCR을 포함하여 다양한 membrane bound receptors 에 적용. 광범위한 생물학적 표적에 대한 펩타이드 결합제의 선택을 위한 디스플레이 기술의 유용성과 융통성을 강조

47 To be Continued