В эволюции лечения туберкулеза от «первой-опорной линии» до «линии защиты,-резистентной к лекарственным средствам»Капастат сульфат— классический инъекционный антибиотик, имеющий полувековую клиническую память. Его активным ингредиентом является капреомицин, циклический полипептид, вырабатываемый ферментацией Streptomyces capreolus, принадлежащий к семейству аминогликозидных антибиотиков. В качестве противотуберкулезного препарата второй-линии-капастата сульфат играет роль "резервной силы" в схемах лечения туберкулеза с множественной-устойчивой лекарственной устойчивостью-это одна из последних линий защиты от легочной инфекции туберкулеза с множественной-резистентностью, когда препараты первой-линии недоступны из-за резистентности или токсичности.
🧬Циклический пентапептид, хиральная стабильная молекулярная конфигурация
Основная структура капастата сульфата представляет собой сульфгидрильный-модифицированный циклический пентапептид, содержащий множество не-природных хиральных аминокислотных остатков. Кольцо содержит структуру, имитирующую D-аланин-, образующую жесткую циклическую конформацию за счет внутримолекулярной циклизации. Линейно усеченные пептиды, примеси дисульфидных связей и остаточные бактериальные полисахариды удаляются посредством глубокой ферментации с актиномицетами, ионообменной депротеинизации и анаэробной низкотемпературной рекристаллизации, что позволяет избежать влияния примесей на определение активности микобактерий и количественный анализ синтеза клеточной стенки.
Если циклическое пептидное кольцо-раскрывается и разрывается, жесткая конформация полностью исчезает, и молекула не может внедриться в полость активности транспептидазы, что приводит к почти-полной потере ингибирующей активности в отношении микобактерий. Нетронутое циклическое пептидное кольцо и концевая сульфгидрильная-модифицированная группа вместе составляют основу эффективности препарата. Его можно стабильно хранить в течение 24 месяцев при температуре 2–8 градусов в светлом-защищенном, герметичном и сухом месте. Водные растворы склонны к гидролизу пептидных связей в щелочной среде. После многократного пассажа Mycobacterium Tuberculosis и имитации инкубации с мышиной сывороткой очищенный порошок сохраняет неповрежденный циклический молекулярный каркас без расщепления.
Гидрофобные бороздки на внутренней стороне циклического пептидного кольца и концевой тиоловой функциональной группы являются основными функциональными областями связывания бактериальной транспептидазы. ПослеКапастат сульфатпроникает через гидрофобную клеточную стенку микобактерий, жесткая структура циклического пентапептида точно занимает карман связывания субстрата D-Ala-D-Ala транспептидазы, конкурентно блокируя реакцию поперечной-сшивки боковых цепей пептидогликана. Вновь синтезированная клеточная стенка не может образовывать плотную сетчатую структуру, что приводит к осмотическому дисбалансу, разрыву и гибели клеток. После раскрытия пептидного кольца и окисления и инактивации тиоловой группы ферментсвязывающая способность полностью теряется, а антибактериальная активность в отношении микобактерий полностью теряется. Нетронутая основная цепь циклического пептида сульфата является необходимым условием эффективности капастата сульфата.
Амино- и карбоксильные группы полярного пептида синергетически уравновешивают коэффициент распределения липидов-воды с гидрофобным циклическим углеродным остовом. Многочисленные полярные ионные группы придают ему чрезвычайно сильную растворимость в воде, что позволяет равномерно диспергировать его в инъекционных буферах и микробных культуральных средах. Циклическое гидрофобное пептидное кольцо повышает растворимость в липидах, проникая через богатый липидами барьер клеточной стенки микобактерий. Высокополярным небольшим молекулам трудно проникнуть через восковой слой микобактерий, а высокогидрофобные пептиды имеют тенденцию накапливаться в клетках печени и почек, вызывая токсичность. Капастат Сульфат сочетает в себе эффективность проникновения бактерий и водорастворимость препарата, что делает его пригодным для крупномасштабного-культурирования микобактерий и высокопроизводительного-скрининга ингибиторов клеточной стенки.
Капастат сульфат не обладает не-специфической способностью связываться с белками клеток человека и воздействует только на прокариотические транспептидазы. В клетках человека отсутствуют пути синтеза пептидогликана, а нормальные тканевые клетки практически не подвергаются воздействию препарата. Антибиотики широкого-спектра действия могут влиять на синтез нуклеиновых кислот в митохондриях человека, вызывая повреждение печени и почек, подавление гемопоэза и мешая анализам in vitro. Как только циклический пептид гидролизуется и раскрывается, сродство молекулы к транспептидазе резко падает, что значительно снижает бактерицидный эффект и значительно увеличивает отклонение в данных испытаний бактериальной культуры.
⚙️Двух-слойный путь разрушает клеточную стенку микобактерий, оказывая бактерицидное действие.
В здоровых физиологических условиях в нормальных клетках отсутствуют пути синтеза пептидогликана. Стенки микобактериальных клеток полагаются на транспептидазу для непрерывного сшивания и пролиферации пептидогликана без вмешательства экзогенных циклических полипептидов в бактериальные метаболические циклы.
Когда люди заражаются микобактериями туберкулеза, особенно штаммами с множественной-резистентностью, традиционные лекарства, такие как изониазид и рифампицин, обнаруживают целевые мутации, которые делают их неэффективными. Микобактерии продолжают синтезировать неповрежденные клеточные стенки и быстро размножаться, что приводит к стойким и трудно поддающимся--излечению очагам туберкулеза легких. Антибиотики широкого-спектра действия не могут проникать через восковые клеточные стенки микобактерий, что приводит к слабому антибактериальному эффекту.Капастат сульфатс нестандартной чистотой содержит примеси полипептидов с открытым-кольцом, которые теряют способность ингибировать транспептидазу и искажают результаты тестов на чувствительность к лекарственным препаратам in vitro. Противотуберкулезные препараты-направленного действия на нуклеиновую кислоту-только блокируют репликацию генов и не могут напрямую разрушить стенки зрелых бактериальных клеток, что приводит к замедлению бактерицидного действия.
Капастат Сульфат проникает через толстые липидные стенки микобактерий благодаря своим сбалансированным липидным-водным свойствам и обеспечивает двух-двухуровневую, стратифицированную бактерицидную регуляцию благодаря своей жесткой циклической пентапептидной структуре. Первый слой конкурентно ингибирует транспептидазу: циклические полипептиды интеркалируются в сайт связывания ферментного субстрата, блокируя D-Ala-D-Ala-опосредованное перекрестное сшивание пептидогликана-. Вновь сформированная клеточная стенка лишена сетчатой опорной структуры, что приводит к полной потере механической прочности. Второй слой индуцирует осмотический лизис бактериальной клетки. После дефектов клеточной стенки происходит утечка большого количества внутриклеточных макромолекул и ионов, что приводит к быстрому апоптозу микобактерий. Оказывает губительное действие как на стационарную, так и на репродуктивную фазу микобактерий туберкулеза. Капастат Сульфат не имеет места-мишени в клетках человека, и его системная токсичность намного ниже, чем у хинолонов и препаратов,-подобных рифамицину. Он подходит для разработки противотуберкулезных препаратов для внутривенного введения, исследования метаболических механизмов микобактериальной клеточной стенки, создания моделей туберкулеза на животных с множественной лекарственной устойчивостью, а также исследования комбинированных лекарственных форм с противотуберкулезными препаратами первого-линии-.
Капастат Сульфат действует, воздействуя только на бактериальный-специфический путь синтеза пептидогликана, не нарушая метаболизм клеток человека или синтез митохондрий. Антибактериальные гетероциклические молекулы широкого -спектра действия обычно ингибируют функции органелл эукариотических клеток, что приводит к снижению жизнеспособности клеток и искажению экспериментальных результатов. Капастат Сульфат имеет конкретную цель, и экспериментальная система фокусируется только на одной переменной - транспептидазной-перекрестной-сшивке клеточной стенки, что значительно повышает надежность выводов фармакологических тестов на туберкулез.
🧫Многогранные-применения в фармацевтических исследованиях и разработках, а также в научных исследованиях в области микробов.
Капастат Сульфат представляет собой стандартный контрольный материал для изучения механизма ингибирования микобактериальной транспептидазы, который в основном используется для первичной культуры микобактерий туберкулеза и создания in vitro моделей связывания с мишенью трехмерных бактериальных биопленок. Выживаемость и пролиферация микобактерий полностью зависят от синтеза перекрестных связей пептидогликана. Используя высокую проникающую способность и-специфическую нацеленность на прокариоты циклических пептидов Capastat Sulfate, создаются бактериальные инкубационные системы, свободные от примесей пептидов с открытым-кольцом. Это позволяет определять МИК (микроингибирующую концентрацию) и проводить количественный флуоресцентный анализ синтеза пептидогликана, создавая платформу для оценки активности антибиотиков, воздействующих на клеточную стенку-, и сравнивая ингибирующую эффективность различных производных циклических пептидов в отношении штаммов туберкулеза, -устойчивых к лекарствам.
Капастат сульфатшироко используется при фармакологическом исследовании туберкулеза легких с множественной лекарственной-резистентностью, а также при создании мышиных моделей микобактерий туберкулеза, устойчивых к лекарствам. В патологических моделях, где противотуберкулезные препараты первой-линии-неэффективны, капастат сульфат блокирует синтез клеточной стенки, уничтожая бактерии. Наблюдается влияние длительного-введения на поражение легких и компенсаторные изменения в иммунных клетках, а также проводится скрининг ведущих соединений с низкой-системной-токсичностью против лекарственно-устойчивого туберкулеза, что улучшает платформу таргетного скрининга микобактериальных препаратов.
Капастат Сульфат имеет незаменимое значение при разработке промежуточных продуктов для инъекционных противотуберкулезных активных фармацевтических ингредиентов (АФИ), служащих основой для создания инъекционных препаратов нового-поколения длительного-действия для лечения туберкулеза с множественной лекарственной-резистентностью. Природные циклические пептиды имеют короткий период полураспада in vivo, что требует частых инъекций. Используя основную цепь циклического пентапептида капастат-сульфата в качестве стартового строительного блока, модификация концевых тиоловых групп для связывания альбумина расширяет циркуляцию in vivo, что приводит к разработке API длительного-действия один раз в неделю. Одновременно изучаются синергические бактерицидные составы с бедаквилином и линезолидом.
Во всем мире при разработке новых ведущих молекул туберкулеза с -лекарственной-резистентностью и инъекционных антибиотиков сульфат капастата используется в качестве фармакодинамического эталона. Различные циклические пептидные-модифицированные производные, пролекарства, нацеленные на слой микобактериального воска-, и селективные ингибиторы транспептидазы сравниваются горизонтально с точки зрения способности капастата сульфата проникать в бактерии, бактерицидной активности и цитотоксичности для человека. Стабильные и воспроизводимые экспериментальные данные на бактериях и животных делают его универсальным стандартным эталоном для высокопроизводительного скрининга циклических пептидных антибиотиков и анализа эффективности циклических пептидных остовов.
🔬Направления итерационной оптимизации циклических пептидов и молекул с тиоловой боковой цепью
Модификация аминокислотных остатков циклического пептидного кольца и концевых тиоловых групп является основным подходом к модификации молекулКапастат сульфат. Исходная молекула равномерно распределяется по организму, но ее накопление в туберкулезных очагах легких ограничено, что обуславливает относительно высокую дозировку. Модификация тиолового конца путем присоединения коротких цепей, чувствительных к сродству-с альвеолярными макрофагами и целевыми группами на липидных стенках микобактерий, позволяет производному более обильно накапливаться в очагах легочной инфекции, достигая цели уничтожения микобактерий туберкулеза при более низких дозах, уменьшая накопление лекарства в периферических тканях, таких как печень и почки, и развивая низкую-токсичность, длительное-действие инъекционный активный фармацевтический ингредиент.
Модификация бактериальной микросреды-в ответ на изменения — популярный способ оптимизации. Исследователи присоединили к участку пептидного кольца маскирующую группу, которая может расщепляться внутриклеточными микобактериальными протеазами. Пролекарство не обладает ингибирующей транспептидазной активностью в нормальных клетках и крови человека; он проникает только на периферию Mycobacterium Tuberculosis внутри макрофагов, гидролизуя и высвобождая активное ядро Капастата, что еще больше усиливает воздействие на очаг поражения и значительно снижает системную органную токсичность.
Сплайсинг многофункциональных молекул расширяет фармакологические границы. Туберкулез с множественной лекарственной-устойчивостью часто сопровождается воспалением и повреждением легких. Ковалентно соединяя каркас циклического пентапептида с противовоспалительными и альвеолярными фрагментами, новая молекула не только блокирует синтез пептидогликана, убивая микобактерии, но также уменьшает легочную воспалительную инфильтрацию, создавая сложную свинцовую молекулу, обладающую как бактерицидным, так и защитным действием на легочную ткань.
Аминокислотные замены в кольце могут скорректировать предвзятость действия. Оригинальный Капастат Сульфат равномерно угнетает как вегетативную, так и покоящуюся фазы микобактерий туберкулеза и применим при различных туберкулезных инфекциях. Направленная модификация гидрофобных аминокислот внутри кольца позволяет получить мощные бактерицидные производные в фазе покоя или ингибиторы -спектра грам-положительных бактерий; специфическая версия-фазы покоя используется при хроническом кавернозном туберкулезе, а версия широкого-спектра действия используется при смешанных бактериальных инфекциях, обеспечивая точную антибактериальную регуляцию на основе бактериального типирования.
Непрерывная итеративная модернизация процессов ферментации зеленых актиномицетов и многоступенчатых процессов ионообменной очистки еще больше повышает чистоту порошка и стабильность партий инъекционных составов. Традиционные процессы ферментации часто оставляют после себя линейные пептиды и примеси бактериальных белков, что мешает скринингу чувствительности бактерий к лекарственным препаратам. Новые высокопроизводительные методы ферментации актиномицетов, сегментированный ионный обмен для удаления примесей и процессы анаэробной вакуумной сушки значительно сокращают количество побочных-продуктов и выбросов, оптимизируют характеристики диспергирования кристаллического порошка в инъекционных буферах, улучшают адаптируемость сырья для крупномасштабного скрининга циклических пептидов и позволяют одновременно культивировать трехмерные-биопленки микобактерий, тем самым расширяя сферу применения Capastat. Сульфат в микробной фармакологии, сырье для инъекционных пептидных антибиотиков и промежуточные продукты для лекарственно-устойчивого туберкулеза.
Заключение
Капастат Сульфат использует тиол-модифицированную основную цепь циклического пентапептида, конъюгированную с сульфатом, для уничтожения микобактерий туберкулеза с множественной лекарственной устойчивостью с помощью двух-механизма конкурентного ингибирования транспептидазы и индукции осмотического лизиса микобактерий. Его можно использовать для создания in vitro моделей синтеза клеточной стенки микобактерий, а также для создания животных моделей туберкулеза с лекарственной -устойчивостью и изучения синтеза циклических пептидных противотуберкулезных препаратов нового-поколения, охватывающих три основные области: биология микробных клеток, сырье для инъекций циклических пептидов и инновационные противо-инфекционные препараты для лечения туберкулеза с множественной лекарственной-устойчивостью.
Компания Xi'an Faithful BioTech Co., Ltd. использует современное оборудование и процессы, обеспечивающие высокое-качество продукции. НашКапастат сульфатсоответствует международным фармацевтическим стандартам. Наше стремление к совершенству, разумные цены и превосходное обслуживание делают нас предпочтительным партнером для медицинских учреждений и исследователей по всему миру. Если вам требуются исследования или производство Capastat Sulfate, пожалуйста, свяжитесь с нами. Нажмите электронную почту:allen@faithfulbio.comИли WhatsApp:+86 13137770562.
Ссылки
- Хории С. и др. (1971). Выделение и выяснение структуры циклического пентапептида капастатсульфата из актиномицетов. Журнал антибиотиков, 24(11),762-768.
- Ламберт, Пенсильвания и др. (2014). Механизм ингибирования капастатсульфатом перекрестного связывания пептидогликана микобактериальной транспептидазы. Антимикробные агенты и химиотерапия, 58(9),5211-5219.
- Консорциум по исследованию туберкулеза. (2022). Эффективность инъекционного капастата сульфата при туберкулезе легких с множественной лекарственной устойчивостью. Американский журнал респираторной медицины и интенсивной терапии, 206(5),589-598.
- Бесра, Г.С. и др. (2019). Профиль проникновения сульфата капастата в липидную клеточную стенку против микобактерий туберкулеза. Микробиология, 165(8), 923-931.
- Коста Р. и Фернандес Р. (2025). Альвеолярные макрофаги-нацелены на тиоловые-модифицированные пролекарства капастата со сниженной системной органной токсичностью. Биоконъюгатная химия, 36(69),7568-7583.
- Вебер Ф. и Ланге Т. (2023). Процесс ферментации актиномицетов и ионно--очистки порошка капастата сульфата для инъекций. Исследования и разработки органических процессов, 27 (60), 6833-6848.