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Se stai cercando la differenza tra peptidi e proteine, la risposta breve è “dimensione”. In termini fondamentali, la differenza è che i peptidi sono costituiti da catene più piccole di aminoacidi rispetto alle proteine.

Ma la definizione, e il modo in cui gli scienziati usano ciascun termine, è un po’ vaga. Come regola generale, un peptide contiene due o più aminoacidi. E solo per rendere le cose un po’ più complicate, sentirete spesso gli scienziati riferirsi ai polipeptidi – una catena di 10 o più aminoacidi.

Il dottor Mark Blaskovich dell’Institute for Molecular Bioscience (IMB) all’Università del Queensland in Australia dice che circa 50-100 aminoacidi è il limite tra un peptide e una proteina. Ma la maggior parte dei peptidi trovati nel corpo umano sono molto più corti – catene di circa 20 aminoacidi.

C’è anche un’importante variante del peptide chiamata ciclotide. Come il peptide e la proteina, anche il ciclotide è composto da una stringa di aminoacidi, ma a differenza degli altri, le estremità di un ciclotide sono unite a formare un cerchio.

Come discuteremo più avanti, questa struttura è importante nella produzione di farmaci terapeutici a base di peptidi.

Per quanto riguarda le proteine, i biochimici generalmente riservano il termine a grandi molecole peptidiche, che possono essere sia una lunga catena di 100 o più amminoacidi – un “polipeptide complesso”, se volete – o possono essere composte da diverse catene di amminoacidi unite insieme.

L’emoglobina, che si trova nei globuli rossi ed è essenziale per trasportare l’ossigeno, è una proteina di questo tipo. È composta da quattro diverse catene di aminoacidi – due con 141 aminoacidi ciascuna e due con 146 aminoacidi ciascuna.

Perché i peptidi sono la ‘prossima grande cosa’ nella ricerca medica

I biochimici sono eccitati dalle possibilità presentate dai peptidi e dalle proteine come farmaci perché spesso imitano esattamente il comportamento di un ligando naturale – la sostanza che interagisce con il recettore su un enzima o una cellula per causare un processo biologico.

Questo dà ai farmaci peptidici il potenziale di essere più precisamente mirati, con meno effetti collaterali dei farmaci a piccole molecole.

Nel corpo, ci sono molti ormoni diversi che reagiscono con le cellule e innescano diversi processi biologici. Spesso si tratta di peptidi, sia versioni cicliche che dritte, lineari.

E poi c’è la questione di quanto velocemente quel peptide si rompe, che causa alcuni problemi di stabilità, ma in termini di sicurezza, può essere un positivo.

“Pensiamo che i peptidi siano il futuro dei farmaci per motivi di essere più selettivi, più potenti e potenzialmente più sicuri, perché quando un peptide alla fine si rompe si rompe solo in aminoacidi, e gli aminoacidi sono cibo, fondamentalmente”, dice il professor David Craik, che guida il Clive IMB e Vera Ramaciotti Facility per la produzione di prodotti farmaceutici nelle piante.

Ci sono anche considerazioni di produzione che rendono i peptidi attraenti – la loro lunghezza permette loro di essere sintetizzati chimicamente, al contrario delle proteine che sono generalmente espresse in lievito o cellule di mammifero.

Quindi i peptidi. Quali sono le applicazioni per le proteine?

L’applicazione più promettente delle proteine è come anticorpi, che sono essi stessi una forma di proteina.

Particolarmente nelle applicazioni anti-cancro, ci sono molti anticorpi in clinica o in fase di sviluppo. Due esempi ben noti sono Herceptin (trastuzumab) per il cancro al seno, e Humira (adalimumab) per l’artrite reumatoide e altre malattie autoimmuni.

Il vantaggio di usare le proteine è lo stesso delle applicazioni farmacologiche dei peptidi – imitano qualcosa che è naturale nel corpo, o sostituiscono qualcosa che manca o è danneggiato.

Nel caso degli anticorpi, i farmaci a base di proteine usano la stessa strategia del corpo per mirare le cose. In questo modo il farmaco può fornire la specificità richiesta, evitando anche gli effetti fuori bersaglio che un farmaco a piccole molecole può avere, causando cattivi effetti collaterali.

Quando vedremo nuovi farmaci a base di peptidi?

La stabilità può essere un problema, poiché i peptidi possono degradarsi molto rapidamente, e ciò significa che può essere difficile dosare un paziente con un peptide.

E secondo il tuo corpo, i peptidi e le proteine sono fondamentalmente solo cibo, il che rende la somministrazione di farmaci peptidici in forma orale abbastanza difficile, poiché il corpo li digerisce rapidamente.

“Ecco perché gli sviluppatori di farmaci spesso cercano di andare da un peptide e imitarlo con una piccola molecola invece, perché la piccola molecola ha potenzialmente migliori proprietà per un farmaco, dove la piccola molecola rimanere intorno al corpo più a lungo e può essere somministrato per via orale,” Dr Blaskovich ha detto.

Ma la sfida è quella di ottenere la piccola molecola per imitare il peptide.

“L’industria farmaceutica spende miliardi per cercare di fare questo”, ha aggiunto il dottor Blaskovich. “Ecco perché se si è in grado di trovare farmaci che sono peptidi, piuttosto che doverli convertire in piccole molecole non peptidiche, è potenzialmente un modo molto più veloce per sviluppare un farmaco potente, selettivo e adatto.”

L’industria farmaceutica rimane scettica, principalmente a causa del problema della stabilità, ma anche della difficoltà di far sì che i peptidi somministrati per via orale attraversino la barriera dell’intestino e siano assorbiti dal flusso sanguigno.

Ma l’uso intravenoso e sottocutaneo dei peptidi come farmaci sta diventando più comune. Ci sono circa 60 farmaci peptidici approvati dalla FDA sul mercato, con circa 140 farmaci peptidici in studi clinici e oltre 500 in sviluppo pre-clinico (prima della sperimentazione umana).

Ci sono anche applicazioni agricole

Mentre la stabilità dei peptidi è una sfida da superare nell’uso umano, è un’arma a doppio taglio e può essere un vantaggio in alcuni usi agricoli. La velocità di degradazione dei peptidi usati come insetticidi o fungicidi significa che non persisteranno nell’ambiente.

Così la creazione di una maggiore stabilità dei peptidi può funzionare in entrambi i modi.

Se la stabilità del peptide può essere personalizzata, allora può essere fatta per durare abbastanza a lungo per lavorare sul raccolto, ma poi anche per degradarsi.

Questo significa che non causerebbe i problemi a lungo termine del DDT, per esempio, che può esistere per centinaia di anni.

Perché gli esperti sono così entusiasti dei farmaci peptidici?

I ciclotidi – il punto centrale del lavoro di Craik – hanno un grande potenziale per affrontare i problemi di stabilità dei farmaci peptidici.

Come formano strutturalmente un cerchio, i ciclotidi non hanno il punto debole delle estremità libere che accelerano la degradazione dai nostri enzimi digestivi. Sono ulteriormente stabilizzati da diversi legami incrociati che formano una struttura compatta e molto stabile. Questo li aiuta a raggiungere il loro obiettivo intatto, anche quando vengono presi per via orale.

Il gruppo di Blaskovich sta lavorando su due promettenti antibiotici a base di peptidi per affrontare la crescente resistenza agli antibiotici.

Il primo di questi è quello di migliorare l’antibiotico glicopeptide (peptidi con molecole di zucchero su di essi) Vancomycin, cercando di renderlo una super-vancomicina che mira più selettivamente alle cellule batteriche. Questo approccio inizia con la vancomicina come nucleo, con gruppi aggiuntivi aggiunti per interagire selettivamente con la cellula batterica invece di una cellula di mammifero.

Lo scopo è quello di aumentare la sua potenza nell’uccidere i batteri e ridurre gli effetti collaterali indesiderati che ha sulle cellule umane.

Il secondo programma di ricerca sta sviluppando antibiotici che attaccano i batteri Gram negativi – generalmente considerati i più difficili da combattere. Questi peptidi sono lipopeptidi ciclici (peptidi con un acido grasso, o lipide, attaccato) con otto a 10 aminoacidi.

Potresti aver già preso un farmaco a base di peptidi

Uno dei più noti farmaci a base di peptidi è l’exenatide, che è commercializzato con il nome Byetta. È usato per aiutare a controllare i livelli di zucchero nel sangue nei pazienti con diabete di tipo 2.

Funziona aumentando la produzione di insulina in risposta ai pasti ed è una forma sintetica del peptide trovato nel veleno del mostro di Gila – una specie di lucertola velenosa originaria degli Stati Uniti e del Messico.

È un peptide lineare contenente 39 aminoacidi che è stato sviluppato circa 10 anni fa, ed è ora ampiamente utilizzato.