Ανάπτυξη καινοτόμων πεπτιδικών φορέων με ιδιότητες αυτοσυναρμογής για τοπική χορήγηση φαρμάκων

Η ανάπτυξη συστημάτων τοπικής και παρατεταμένης χορήγησης φαρμάκων είναι ιδιαίτερα επιθυμητή όταν απαιτείται στοχευμένη δράση στο σημείο της εφαρμογής για μεγάλο χρονικό διάστημα. Κατά τον τρόπο αυτό επιτυγχάνονται τοπικά υψηλές συγκεντρώσεις της χορηγούμενης δραστικής ουσίας, εξασφαλίζοντας παρατεταμένη δράση με αποτέλεσμα να αποφεύγεται η εκδήλωση ανεπιθύμητων ενεργειών εξαιτίας της μη εκλεκτικής κατανομής της δραστικής ουσίας σε υγιείς ιστούς και όργανα και να μειώνεται η συχνότητα χορήγησης. Τα χαρακτηριστικά αυτά συμβάλλουν στη βελτίωση της συμμόρφωσης των ασθενών η οποία αποτελεί σημαντική παράμετρο για την επίτευξη ικανοποιητικής θεραπευτικής αποτελεσματικότητας.Ο σκοπός της παρούσας διδακτορικής διατριβής ήταν η ανάπτυξη ενός συστήματος τοπικής και παρατεταμένης χορήγησης φαρμάκων και η in vivo αξιολόγηση της θεραπευτικής του αποτελεσματικότητας. Στην παρούσα μελέτη αξιολογήθηκαν ως φορείς φαρμάκων αμφίφιλα πεπτίδια αυτοσυναρμογής τα οποία έχουν την ικανότητα να σχηματίζουν in situ υδροπηκτές παρουσία βιολογικών υγρών. Η μελέτη επικεντρώθηκε στην αξιολόγηση των πεπτιδικών υδροπηκτών ως φορέων φαρμάκων για δύο διαφορετικές οδούς χορήγησης. Οι πεπτιδικές υδροπηκτές με αλληλουχίες αμινοξέων ac-(RADA)4-CONH2 και ac-(IEIK)3I-CONH2 αξιολογήθηκαν ως συστήματα οφθαλμικής χορήγησης του μηλεϊνικού άλατος της τιμολόλης, ενός β-αποκλειστή που χρησιμοποιείται στη θεραπευτική αντιμετώπιση του γλαυκώματος και χαρακτηρίστηκαν ως προς τη μικροδομή και τις μηχανικές τους ιδιότητες. Η διάχυση της τιμολόλης από τις πεπτιδικές υδροπηκτές και διαμέσου κερατοειδούς χιτώνα που απομονώθηκε από χοίρο μελετήθηκε in vitro και ex vivo, αντίστοιχα. Η αποτελεσματικότητα και η τοξικότητα των πεπτιδικών υδροπηκτών ως φορέων της τιμολόλης αξιολογήθηκε in vivo έπειτα από τοπική ενστάλαξη σε πειραματικό μοντέλο κουνελιών με την πραγματοποίηση φαρμακοδυναμικής και φαρμακοκινητικής μελέτης καθώς και ιστολογικών μελετών. Η πεπτιδική υδροπηκτή ac-(RADA)4-CONH2 μελετήθηκε επιπλέον ως φορέας τοπικής χορήγησης των χημειοθεραπευτικών φαρμάκων κουρκουμίνη και δοξορουβικίνη για τη θεραπευτική αντιμετώπιση μιας επιθετικής μορφής καρκίνου του εγκεφάλου, του γλοιοβλαστώματος. Οι μηχανικές ιδιότητες του συστήματος αξιολογήθηκαν με ρεολογικές μελέτες και η κινητική αποδέσμευσης των δραστικών ουσιών από την υδροπηκτή προσδιορίστηκε in vitro σε ρυθμιστικό διάλυμα φωσφορικών. Ο χωρικός εντοπισμός των δραστικών ενώσεων στο τρισδιάστατο δίκτυο της υδροπηκτής μελετήθηκε με συνεστιακή μικροσκοπία σάρωσης και η αποτελεσματικότητα του συστήματος να αναστέλλει την κυτταρική ανάπτυξη αξιολογήθηκε in vitro σε ανθρώπινα κύτταρα γλοιοβλαστώματος U-87 MG. Η περαιτέρω ενίσχυση της αντικαρκινικής δράσης του συστήματος διερευνήθηκε έπειτα από τον ταυτόχρονο εγκλωβισμό της δοξορουβικίνης και της κουρκουμίνης στην πεπτιδικήυδροπηκτή και σε διαφορετικές αναλογίες συγκεντρώσεων σε ανθρώπινα κύτταρα καρκίνου κεφαλής και τραχήλου. Η in vivo αποτελεσματικότητα της σύστασης με τη βέλτιστη in vitro κυτταροτοξική δράση αξιολογήθηκε σε ανοσοανεπαρκή ποντίκια ξενιστές καρκίνου κεφαλής και τραχήλου, κατόπιν τοπικής χορήγησης στον όγκο. Τα μορφολογικά και ανατομικά χαρακτηριστικά των όγκων αξιολογήθηκαν με υπολογιστική τομογραφία μικροεστίασης (μCT).Τα αποτελέσματα της μελέτης αξιολόγησης της πεπτιδικής υδροπηκτής ως σύστημα οφθαλμικής χορήγησης της τιμολόλης υποδεικνύουν την ασφάλεια και αποτελεσματικότητα του συστήματος να ενισχύει τη βιοδιαθεσιμότητα της χορηγούμενης τιμολόλης, επιτυγχάνοντας ταυτόχρονα παρατεταμένη μείωση της ενδοφθάλμιας πίεσης. Τα αποτελέσματα της μελέτης αξιολόγησης της πεπτιδικής υδροπηκτής ως σύστημα τοπικής χορήγησης της κουρκουμίνης και της δοξορουβικίνης υποδεικνύουν την ικανότητα της υδροπηκτής να εξασφαλίζει παρατεταμένη αποδέσμευση των εγκλωβισμένων χημειοθεραπευτικών ενώσεων και ενίσχυση της ενδοκυττάριας πρόσληψης της δοξορουβικίνης από καρκινικά κύτταρα γλοιοβλαστώματος. Η συνεργιστική χημειοθεραπευτική αποτελεσματικότητα της πεπτιδικής υδροπηκτής ως συστήματος συγχορήγησης της δοξορουβικίνης και της κουρκουμίνης επιβεβαιώθηκε in vitro σε καρκινικά κύτταρα κεφαλής και τραχήλου με την ενίσχυση της κυτταρικής απόπτωσης σε συγκεντρώσεις χαμηλότερες από τη μέση ανασταλτική συγκέντρωση εκάστοτε δραστικής ουσίας και in vivo επιφέροντας σημαντική μείωση του μεγέθους των όγκων, έπειτα από τοπική χορήγηση σε ανοσοανεπαρκή ποντίκια ξενιστές.Στην παρούσα διδακτορική διατριβή επιβεβαιώθηκε η υπόθεση ότι αμφίφιλα πεπτίδια αυτοσυναρμογής με ικανότητα in situ σχηματισμού υδροπηκτών παρουσία βιολογικών υγρών δρουν αποτελεσματικά ως συστήματα τοπικής χορήγησης φαρμάκων εξασφαλίζοντας παρατεταμένη αποδέσμευση και ικανοποιητική θεραπευτική αποτελεσματικότητα.