« Développement du pétrelintide : un analogue de l'amyline humaine puissant, stable et à longue durée d'action »
Aujourd'hui, nous partageons un article de recherche publié dans le Journal of Medicinal Chemistry par l'équipe d'Henrik Fischer Munch. Cette étude décrit en détail la conception rationnelle et l'optimisation du pétrelintide, un nouvel analogue de l'amyline humaine. Les travaux ont permis de surmonter de nombreux obstacles au développement de médicaments liés à l'amyline native et à ses analogues, notamment leur instabilité physique (tendance à la fibrillation), leur instabilité chimique (susceptibilité à la dégradation et à la dimérisation) et l'incompatibilité de formulation (nécessitant un pH acide pour sa préparation). La molécule candidate finale présente non seulement des propriétés pharmacologiques puissantes et prolongées, mais surtout, elle reste stable en milieu neutre et a été co-formulée avec succès avec le sémaglutide, un agoniste du récepteur GLP-1, ce qui représente une avancée majeure pour les thérapies combinées de nouvelle génération dans la gestion du poids.
01 Contexte de la recherche
L'augmentation constante de la prévalence mondiale de l'obésité représente un défi majeur de santé publique. Bien que des médicaments comme les agonistes des récepteurs du GLP-1 (peptide-1 de type glucagon) aient démontré une efficacité remarquable dans la gestion du poids, des limitations persistent, notamment des effets secondaires gastro-intestinaux, des taux d'abandon élevés et une reprise de poids. Par conséquent, le développement de nouveaux agents thérapeutiques agissant sur différentes voies de régulation de l'équilibre énergétique est particulièrement urgent. L'amyline, une hormone peptidique de 37 acides aminés cosécrétée avec l'insuline après les repas par les cellules β pancréatiques, constitue une cible pharmacologique intéressante en raison de son rôle de signal physiologique de satiété. L'amyline agit principalement au niveau du système nerveux central (en particulier dans l'area postrema et le noyau du tractus solitaire) en activant les récepteurs de l'amyline (AMYR1-3), qui sont des complexes des sous-types du récepteur de la calcitonine (CTR) et de la protéine modulatrice de l'activité du récepteur (RAMP1-3), ce qui permet de supprimer l'appétit, de ralentir la vidange gastrique et d'inhiber la sécrétion de glucagon.
Cependant, le développement de l'amyline en tant qu'agent thérapeutique se heurte à des difficultés importantes :
Instabilité physique : L'amyline humaine native a une forte propension à s'agréger, formant facilement des fibrilles amyloïdes insolubles.
Instabilité chimique : La molécule contient plusieurs résidus d'asparagine (Asn) susceptibles de dégradation chimique (par exemple, désamidation). De plus, la liaison disulfure entre Cys2 et Cys7, près de l'extrémité N-terminale, est instable à pH quasi neutre et sujette à l'ouverture du cycle, conduisant à la formation de dimères covalents – une voie de dégradation clé étudiée et analysée en détail dans cette étude.
Pharmacocinétique médiocre :L'amyline naturelle a une demi-vie courte, et le premier analogue synthétique approuvé, le pramlintide, nécessite plusieurs injections quotidiennes.
Limites de la formulation :Pour maintenir la solubilité et une dégradation lente, les analogues comme le pramlintide doivent être formulés dans des conditions acides (pH ~4), ce qui empêche leur co-développement avec la plupart des médicaments peptidiques nécessitant un pH neutre, tels que les analogues du GLP-1.
Par conséquent, la mise au point d'un analogue d'amyline stable et à action prolongée qui permette de résoudre simultanément ces problèmes et qui soit adapté à une thérapie combinée revêt une grande importance clinique.
02 Stratégie et points forts innovants
Utilisation synergique de la N-méthylation et de l'optimisation de séquence pour supprimer la fibrillation
Contrairement à la stratégie employée dans le médicament commercialisé pramlintide, qui introduit trois résidus de proline (mimant l'amyline de rat) pour prévenir l'agrégation des feuillets β, cette étude a introduit de manière novatrice des modifications de N-méthylation au sein de la région centrale amyloïdogène de l'amyline humaine (au niveau de la glycine 24 et de l'isoleucine 26). Cette stratégie perturbe efficacement les réseaux de liaisons hydrogène intermoléculaires, inhibant ainsi la fibrillation tout en maximisant la conservation de la séquence humaine. Les recherches ont montré que la N-méthylation seule (par exemple, le peptide 1) ou combinée à une mutation H18R (peptide 2) était insuffisante pour supprimer totalement la fibrillation ; une action synergique avec d'autres optimisations de séquence était nécessaire pour résoudre complètement le problème.
Éradication systématique de l'instabilité chimique : de la désamidation à la dimérisation
L'équipe de recherche a d'abord amélioré la stabilité chimique de base en supprimant ou en remplaçant les résidus Asn sujets à la désamidation. Un résultat clé a été que la suppression de l'Asn aux positions 21 et 22 (par exemple, le peptide 11) améliorait considérablement la stabilité chimique tout en maintenant parfaitement l'activité in vitro à l'échelle nanomolaire (figure 1).
Figure 1. Effet des délétions d'un ou deux acides aminés dans les analogues de l'amyline humaine sur la puissance fonctionnelle in vitro de l'AMY3R.
L'évaluation systématique a révélé une amélioration globale de la stabilité chimique à mesure que le nombre de sites potentiels de désamidation dans la séquence diminuait (Figure 2). De plus, l'introduction d'acides aminés chargés (par exemple, le glutamate (E) en position 14 et l'arginine (R) en position 18, susceptibles de former un pont salin) a contribué à stabiliser la structure en hélice α et à améliorer la stabilité physique.
Figure 2. Stabilité chimique, fibrillation et puissance AMY3R d'analogues d'amyline humaine sélectionnés, démontrant une amélioration globale de la stabilité chimique avec réduction des sites de désamidation potentiels.
Plus important encore, cette étude a examiné et résolu en détail la voie de dégradation latente induite par la dimérisation covalente via une liaison disulfure. Les chercheurs ont abandonné la liaison disulfure traditionnelle et introduit de manière novatrice un pont lactame en remplacement. Grâce à des études systématiques des relations structure-activité, ils ont déterminé avec précision la taille du cycle lactame et la connectivité de la liaison amide permettant de maintenir simultanément une activité réceptrice élevée et une excellente stabilité chimique (Figure 3). Les résultats ont montré que les analogues présentant une liaison amide plus proche du résidu 2 (plutôt que 7) et un pont de 6 à 8 atomes (par exemple, le peptide 18) conservaient intégralement la forte activité réceptrice (EC50
Figure 3. Effet de l'emplacement de la liaison amide et de la taille et de l'orientation du cycle lactame sur la puissance fonctionnelle des analogues de l'amyline.
Réaliser une percée : formulation à pH neutre et thérapie combinée
Les optimisations de stabilité décrites précédemment, associées à des ajustements au niveau des acides aminés chargés, ont permis de déplacer avec succès le point isoélectrique (pI) du peptide candidat final vers un milieu acide (par exemple, pI 4,0 pour le peptide 40). Ceci lui confère une solubilité stable en milieu neutre (pH 6,1-7,4), résolvant ainsi le principal obstacle à sa formulation. Cette caractéristique est indispensable à sa co-formulation avec des analogues du GLP-1 couramment utilisés, tels que le sémaglutide.
03 Résultats et discussion
3.1 Optimisation de la puissance et de la stabilité
Dans le cadre de l'optimisation de la puissance, l'équipe de recherche a constaté que la structure C-terminale était cruciale pour l'activation des récepteurs. S'inspirant de la calcitonine de saumon, elle a remplacé la tyrosine C-terminale de l'amyline humaine par de la proline (P) ou de l'hydroxyproline (Hyp). Cette modification a considérablement amélioré l'activité agoniste sur les récepteurs AMY3R et CTR ; par exemple, les peptides 5 (Pro37) et 7 (Hyp37) ont atteint des valeurs EC50 de 0,16 nM et 0,21 nM, respectivement, surpassant ainsi de nombreux composés antérieurs (tableau 1).
Tableau 1. Aperçu des peptides et de leur activité dans le dosage de l'amyline et de la calcitonine humaines
Des études de stabilité chimique ont confirmé que le remplacement du pont disulfure par un pont lactame ou triazole éliminait complètement les produits de dégradation dimères et améliorait significativement la stabilité chimique globale. Par exemple, après 14 jours en conditions accélérées à pH 7,5, aucun dimère n'a été détecté pour les peptides 18 (pont lactame) et 40, avec une dégradation chimique très faible (≤ 3 %).
3.2 Sélection finale et caractérisation de la molécule candidate pétrélintide (peptide 40)
Sur la base de données exhaustives concernant son activité in vitro, sa stabilité physico-chimique et son potentiel de développement, le peptide 40 a été sélectionné comme candidat clinique et nommé pétrelintide. Ses principales modifications comprennent : une chaîne d’acide gras C20 en position N-terminale pour une demi-vie prolongée ; la N-méthylglycine en position 24 et la N-méthylisoleucine en position 26 pour inhiber la fibrillation ; la suppression de l’asparagine en positions 21 et 22 et le remplacement d’autres résidus instables afin de réduire la désamidation ; et le remplacement du pont disulfure Cys2-Cys7 par un pont lactame pour empêcher la dimérisation.
Des études pharmacocinétiques chez des rats Sprague-Dawley (SD) ont montré qu'une seule injection sous-cutanée de Petrelintide entraînait une demi-vie longue souhaitable de 33,8 heures, soutenant une fréquence d'administration d'une fois par semaine (Figure 4).
Figure 4. Demi-vie pharmacocinétique d'analogues d'amyline sélectionnés chez des rats SD mâles.
Des études pharmacodynamiques ont démontré que la pétrelintide induisait une réduction pondérale dose-dépendante et durable chez le rat SD et le rat obèse induit par l'alimentation (DIO). Dans le modèle DIO, des injections de pétrelintide (15 nmol/kg) tous les deux jours pendant 20 jours ont significativement diminué la prise alimentaire et contrôlé efficacement la prise de poids, confirmant ainsi son potentiel thérapeutique pour la gestion du poids à long terme (figures 5 et 6).
Figure 5. Pourcentage de perte de poids corporel moyen chez les rats SD mâles ayant reçu une dose d'analogues d'amyline sélectionnés.
3.3 Études de formulation et de co-formulation
Des études de formulation ont confirmé l'excellente stabilité chimique et physique du pétrélintide dans divers systèmes tampons physiologiquement compatibles, à pH neutre (6,1-7,4). À titre de preuve de concept, le pétrélintide a été co-formulé avec succès avec le sémaglutide dans deux formulations différentes à pH neutre. Des études de stabilité accélérée ont indiqué une bonne compatibilité, la co-formulation n'ayant pas affecté significativement la vitesse de dégradation chimique ni la tendance à l'agrégation du pétrélintide, ce qui constitue un argument expérimental solide en faveur de son développement futur en tant que produit combiné à dose fixe.
04 Conclusion et perspectives d'avenir
Cette étude illustre avec succès l'application de la conception rationnelle au développement de médicaments peptidiques. Grâce à une série de stratégies d'optimisation précises et synergiques – incluant la N-méthylation pour inhiber la fibrillation, la substitution/suppression de résidus instables clés et le remplacement du pont disulfure instable par un pont lactame adapté – une hormone naturelle aux propriétés pharmacologiques médiocres a été transformée avec succès en un candidat clinique idéal.
Le succès du pétrélintide repose sur sa combinaison d'une forte activité réceptrice, d'une excellente stabilité physico-chimique, d'une pharmacocinétique à longue durée d'action et, surtout, de sa capacité à être formulé à pH neutre et co-formulé. Ces propriétés en font non seulement une monothérapie prometteuse, mais aussi un partenaire idéal pour une thérapie combinée avec des agonistes des récepteurs du GLP-1. Ce travail présente non seulement une molécule candidate très prometteuse, mais surtout, il démontre une méthodologie systématique pour relever les défis communs et interdépendants du développement de médicaments peptidiques, offrant ainsi des orientations importantes pour la conception future de thérapies peptidiques complexes. Le pétrélintide est actuellement en développement clinique comme traitement potentiel de la gestion du poids, et ses résultats cliniques sont très attendus.
Article original :
Fischer Munch H, Just R, Mosolff Mathiesen J, Eriksson PO, Skodborg Villadsen J, Vestergaard B, Deryabina M, Demmer O, Skarbaliene J, Hamprecht DW, Rist W, Baader-Pagler T, Grube A, Heim-Riether A, Giehm L. Développement du pétrelintide : un analogue d'amyline humaine puissant, stable et à action prolongée. J Med Chem. 11 novembre 2025.