Russian Journal of Bioorganic ChemistryRussian Journal of Bioorganic ChemistryБиоорганическая химия0132-34231998-2860The Russian Academy of Sciences67060010.31857/S0132342323030120PDQSFBArticlesСтатьиEvolution of Peptide BiopharmaceuticalsЭволюция биофармацевтики пептидных препаратовIvanovV. T.ИвановВ. Т.vdeigin8@gmail.comDeiginV. I.ДейгинВ. И.vdeigin8@gmail.comShemyakin–Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesФГБУН “Институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова” РАН0105202349322924227022025Copyright ©; 2023, В.Т. Иванов, В.И. ДейгинCopyright ©; 2023, В.Т. Иванов, В.И. Дейгин2023В.Т. Иванов, В.И. ДейгинВ.Т. Иванов, В.И. Дейгинhttps://journals.eco-vector.com/0132-3423/article/view/670600

Peptides are small molecule substances involved in numerous essential physiological functions such as human growth and development, stress, regulation of the emotional state, sexual behavior, and immune responses. Their mechanisms of action are based on receptor-ligand interaction, which leads to highly selective effects. These properties and low toxicity allow them to be considered potent drugs. The production of peptide preparations became possible at the beginning of the 20th century after a method for the selective synthesis of peptides was developed. However, after the successful synthesis of the first peptide drugs, many issues related to increasing stability, bioavailability, half-life, and the ability to move through cell membranes remained unresolved. The review considers the historical path of development of the synthesis and production of peptides, as well as modern approaches to the creation of peptide drugs and their use in biopharmaceutics, including the development of original peptide drugs in Russia.

Пептиды – низкомолекулярные вещества, участвующие в многочисленных физиологических процессах, таких как рост и развитие организма, стресс, регуляция эмоционального состояния, сексуального поведения и иммунных реакций. Большинство пептидов служат лигандами к белкам, взаимодействие с которыми приводит к высокоселективным эффектам. Такие свойства, так же как и низкая токсичность, позволяют считать пептиды потенциальными эффективными лекарствами. Получение пептидных препаратов стало возможным в начале XX века после разработки метода их селективного синтеза. Несмотря на успехи синтеза первых пептидных препаратов, осталось нерешенным множество вопросов, связанных с повышением стабильности, биодоступности, периода полувыведения и способности перемещаться через клеточные мембраны. В обзоре рассмотрен исторический путь развития синтеза и производства пептидов, а также обсуждаются современные подходы к созданию пептидных лекарственных средств и их применение в биофармацевтике, в том числе в разработке оригинальных пептидных препаратов в России.

peptide synthesisbiological activitycyclopeptidespeptidomimeticsсинтез пептидовбиологическая активностьциклопептидыпептидомиметикиFischer E. // Untersuchungen über Aminosäuren / Polypeptide und Proteïne (1899–1906). Springer, Berlin, 1906.Bliss M. // Discovery of Insulin. University of Chicago Press: Chicago, IL, 1982. P. 28–37.Padhi A., Sengupta M., Sengupta S., Roehm K.H., Sonawane A. // Tuberculosis (Edinb). 2014. V. 94. P. 363–373. https://doi.org/10.1016/j.tube.2014.03.011Kaspar A.A., Reichert J.M. // Drug Discov. Today. 2013. V. 18. P. 807–817. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2013.05.011Schulte I., Tammen H., Selle H., Schulz-Knappe P. // Expert Rev. Mol. Diagn. 2005. V. 5. P. 145–157. https://doi.org/10.1586/14737159.5.2.145Deigin V.I., Semenets T.N., Zamulaeva I.A., Maliutina Ya.V., Selivanova E.I., Saenko A.S., Semina O.V. // Int. Immunopharmacol. 2007. V. 7. P. 375–382. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2006.11.010Thundimadathil J. // J. Amino Acids. 2012. V. 2012. P. 967347. https://doi.org/10.1155/2012/967347Puente X.S., Gutierrez-Fernandez A., Ordonez G.R., Hillier LaD.W., Lopez-Otin C. // Genomics. 2005. V. 86. P. 638–647. https://doi.org/10.1016/j.ygeno.2005.07.009Gongora-Benitez M., Tulla-Puche J., Albericio F. // Chem. Rev. 2014. V. 114. P. 901–926. https://doi.org/10.1021/cr400031zSun L. // Mod. Chem. Appl. 2013. V. 1. P. e103. https://doi.org/10.4172/mca.1000e103Goodwin D., Simerska P., Toth I. // Curr. Med. Chem. 2012. V. 19. P. 4451–4461. https://doi.org/10.2174/092986712803251548Craik D.J., Fairlie D.P., Liras S., Price D. // Chem. Biol. Drug Des. 2013. V. 81. P. 136–147. https://doi.org/10.1111/cbdd.12055Moore A. // EMBO Rep. 2003. V. 4. P. 114–117. https://doi.org/10.1038/sj.embor.embor748Mains R.E., Eipper B.A. // The Neuropeptides. 6th edition. Philadelphia: Lippincott-Raven, 1999. P. 79–92.Harris R.M., Dijkstra P.D., Hofmann H.A. // Gen. Com. Endocrinol. 2014. V. 195. P. 107–1015. https://doi.org/10.1016/j.ygcen.2013.10.007Cati K.J., Dufau M.I. // Biol. Reprod. 1976. V. 14. P. 1–15. https://doi.org/10.1095/biolreprod14.1.1Schulz-Knappe P., Schrader M., Zucht H.-D. // Comb. Chem. High Throughput Screen. 2005. V. 8. P. 697–704. https://doi.org/10.2174/138620705774962418Lau J.L., Dunn M.K. // Bioorg. Med. Chem. 2017. V. 25. P. 2700–2707. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2017.06.052Rodland K.D. // Clin. Biochem. 2004. V. 37. P. 579–583. https://doi.org/10.1016/j.clinbiochem.2004.05.011Veenstra T.D., Prieto D.A., Conrads T.P. // Drug Discov. Today. 2004. V. 9. P. 889–897. https://doi.org/10.1016/s1359-6446(04)03246-5Levy O.E., Jodka C.M., Ren S.S., Mamedova L., Sharma A., Samant M., D’Souza L.J., Soares C.J., Yuskin D.R., Jin L.J., Parkes D.G., Tatarkiewicz K., Ghosh S.S. // PLoS One. 2014. V. 9. P. e87704. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0087704Vlieghe P., Lisowski V., Martinez J., Khrestchatisky M. // Drug Discov. Today. 2010. V. 15. P. 40–56. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2009.10.009Henninot A., Collins J.C., Nuss J.M. // J. Med. Chem. 2018. V. 61. P. 1382–1414. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.7b00318Smith A.J. // J. Biomol. Screen. 2015. V. 20. P. 437–453. https://doi.org/10.1177/1087057114562544Li D. // AAPS J. 2015. V. 17. P. 134–143. https://doi.org/10.1208/s12248-014-9687-3Ahmed H.B., Teruna J.S. // Clin. Immunol. 2012. V. 144. P. 127–138. https://doi.org/10.1016/j.clim.2012.05.010Agyei D., Ahmed I., Akram Z., Iqbal H.M.N., Danquah M.K. // Protein Pept. Lett. 2017. V. 24. P. 94–101. https://doi.org/10.2174/0929866523666161222150444Agyei D., Danquah M.K. // Biotechnol. Adv. 2011. V. 29. P. 272–277. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2011.01.001Romani L., Moretti S., Fallarino F., Bozza S., Ruggeri L., Casagrande A., Aversa F., Bistoni F., Velardi A., Garaci E. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2012. V. 1269. P. 1–6. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.2012.06716.xCraik D.J., Fairlie D.P., Liras S., Price D. // Chem. Biol. Drug Des. 2013. V. 81. P. 136–147. https://doi.org/10.1111/cbdd.12055Fosgerau K., Hoffmann T. // Drug Discov. Today 2015. V. 20. P. 122–128. https://doi.org/10.1016/j.drudis.2014.10.003du Vigneaud V., Ressler C., Swan J.M., Roberts C.W., Katsoyannis P.G. // J. Am. Chem. Soc. 1954. V. 76. P. 3115–3121. https://doi.org/10.1021/ja01641a004The Nobel Prize in Chemistry 1955. NobelPrize.org. Nobel Media AB 2018. https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/1955/ summaryBelgi A., Hossain M., Tregear G.W., Wade J.D. // Immun. Endoc. Metab. Agents Med. Chem. 2011. V. 11. P. 40–47. https://doi.org/10.2174/187152211794519412Vargesson N. // Birth Defect. Res. C Embryo Today. 2015. V. 105 P. 140–156. https://doi.org/10.1002/bdrc.21096Zompra A.A., Galanis A.S., Werbitzky O., Albericio F. // Future Med. Chem. V. 1. P. 361–372. https://doi.org/10.4155/fmc.09.23Bray B.L. // Nat. Rev. Drug Discov. 2003. V. 2. P. 587–593. https://doi.org/10.1038/nrd1133Lax R. // Int. Pept. Rev. 2010. V. 2. P. 10–15. https://doi.org/10.3390/md15040124Di L. // AAPS J. 2015. V. 17. P. 134–143. https://doi.org/10.1208/s12248-014-9687-3Zhou X.H., Li W., Po A. // Int. J. Pharm. 1991. V. 75. P. 117–130.Maher S., Brayden D.J. // Drug Discov. Today Technol. 2012. V. 9. P. e113–e119. https://doi.org/10.1016/j.ddtec.2011.11.006Diao L., Meibohm B. // Clin. Pharmacokinet. 2013. V. 52. P. 855–868. https://doi.org/10.1007/s40262-013-0079-0Chin J., Foyez Mahmud K.A., Kim S.E., Park K., Byun Y. // Drug Dis. Today Technol. 2012. V. 9. P. e105–e112. https://doi.org/10.1007/s40199-019-00316-wRader A.F.B., Reichart F., Weinmüller M., Kessler H. // Bioorg. Med. Chem. 2018. V. 26. P. 2766–2773. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2017.08.031Ratnaparkhi M.P., Chaudhari S.P., Pandya V.A. // Int. J. Curr. Pharmaceut. Res. 2011. V. 3. P. 1–9.Wohr T., Wahl F., Nefzi A., Rohwedder B., Sato T., Sun X., Mutter M. // J. Am. Chem. Soc. 1996. V. 118. P. 9218–9227. https://doi.org/10.1021/ja961509qHarris P.W.R., Kowalczyk R., Hay D.L., Brimble M.A. // Int. J. Pept. Res. Ther. 2013. V. 19. P. 147–155. https://doi.org/10.1007/s10989-012-9325-9Munegumi T. // Chem. Biodivers. 2010. V. 7. P. 1670–1679. https://doi.org/10.1002/cbdv.200900370Ano R., Kimura Y., Shima M., Matsuno R. // Bioorg. Med. Chem. 2004. V. 12. P. 257–264. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2003.10.002Sato A.K., Viswanathan M., Kent R.B., Wood C.R. // Curr. Opin. Biotechnol. 2006. V. 17. P. 638–642. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2006.10.002Rand A.C., Leung S.S.F., Eng H., Rotter C.J., Sharma R., Kalgutkar A.S., Zhang Y., Varma M.V., Farley K.A., Khunte B., Limberakis C., Price D.A., Liras S., Mathiowetz A.M., Jacobson M.P., Lokey R.S. // MedChemComm. 2012. V. 3. P. 1282–1289. https://doi.org/10.1039/c2md20203dJevsevar S., Kunstelj M., Porekar V.G. // Biotechnol. J. 2010. V. 5. P. 113–128. https://doi.org/10.1002/biot.200900218Ward B.P., Ottaway N.L., Perez-Tilve D., Ma D., Gelfanov V.M., Tschop M.H., DiMarchi R.D. // Mol. Metab. 2013. V. 2. P. 468–479. https://doi.org/10.1016/j.molmet.2013.08.008Verdine G.L., Hilinski G.J. // Method. Enzymol. V. 503. P. 3–34. https://doi.org/10.1016/b978-0-12-396962-0.00001-xRink R., Arkema-Meter A., Baudoin I., Post E., Kuipers A., Nelemans S.A., Akanbi M.H.J., Moll G.N. // J. Pharmacol. Toxicol. Methods. 2010. V. 61. P. 210–218. https://doi.org/10.1016/j.vascn.2010.02.010Tugyi R., Uray K., Ivan D., Fellinger E., Perkins A., Hudecz F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. V. 102. P. 413–418. https://doi.org/10.1073/pnas.0407677102Sharman A., Low J. // Pain. 2008. V. 8. P. 134–137.Agerso H., Larsen L.S., Riis A., Lovgren U., Karlsson M.O., Senderovitz T. // Br. J. Clin. Pharmacol. 2004. V. 58. P. 352–358. https://doi.org/10.1111/j.1365-2125.2004.02175.xHarris A.G. // Gut. 1994. V. 35 (Suppl. 3). P. S1–S4. https://doi.org/10.1136/gut.35.3_suppl.s1Anthony L., Freda P.U. // Curr. Med. Res. Opin. 2009. V. 25. P. 2989–2999. https://doi.org/10.1185/03007990903328959Milne P.J., Kilian G. // Diketopiperazines. Compr. Nat. Prod. II. Elsevier: Amsterdam, 2010. V. 5. P. 657–698. https://doi.org/10.3390/biom11101515Dictionary of Antibiotics and Related Substances / Ed. Bycroft B.W. Chapman Hall: London, 1988. P. 906.Borthwick A.D. // Chem. Rev. 2012. V. 112. P. 3641–3716. https://doi.org/10.1021/cr200398yDeigin V., Ksenofontova O., Khrushev A., Yatskin O., Goryacheva A., Ivanov V. // ChemMedChem. 2016. V. 11. P. 1974–1977. https://doi.org/10.1002/cmdc.201600157Zhao S., Smith K.S., Deveau A.M. // J. Med. Chem. 2002. V. 45. P. 1559. https://doi.org/10.1016/j.bmc.2008.02.050Prasad C. // Peptides. 1995. V. 16. P. 1151.Shiosaki K., Craig R., Lin C. // Peptides / Ed. Marshall G.R. ESCOM: Leiden, Holland, 1990. P. 978.Pierschbacher M.D., Ruoslahti E. // Nature. 1984. V. 309. P. 30–33. https://doi.org/doi:10.1038/309030a0Deigin V., Ksenofontova O., Yatskin O., Goryacheva A., Ignatova A., Feofanov A., Ivanov V. // Int. Immunopharmacol. 2020. V. 81. P. 106185. https://doi.org/10.1016/j.intimp.2020.106185Шубина Т.А., Мясоедов Н.Ф., Андреева Л.А., Ляпина Л.А., Ульянов А.М., Оберган Т.Ю., Пасторова В.Е. // Бюлл. эксперим. биол. мед. 2012. Т. 153. С. 304–307.Tsai S.J. // // Med. Hypotheses. 2007. V. 68. P. 1144–1146. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2006.07.017Lasukova T.V., Maslov L.N., Podoksenov Y.K., Podoksenov A.Y., Platonov A.A., Ovchinnikov M.V., Bespalova Zh.D. // Bull. Exp. Biol. Med. 2004. V. 137. P. 27–30. https://doi.org/10.1023/b:bebm.0000024378.48252.fbКлиническая фармакология Тимогена / Под ред. Смирнова В.С. СПб.: ФАРМин-декс, 2004. 172 с.Tukhovskaya E.A. Shaykhutdinova E.R., Ismailova A.M., Slashcheva G.A., Prudchenko I.A., Mikhaleva I.I., Khokhlova O.N., Murashev A.N., Ivanov V.T. // Biomedicines. 2021. V. 9. P. 407–422. https://doi.org/10.3390/biomedicines9040407Meshcheryakova E., Guryanova S., Makarov E., Alekseeva L., Andronova T., Ivanov V. // Int. Immunopharmacol. 2001. V. 1. P. 1857–1865. https://doi.org/10.1016/s1567-5769(01)00111-4Lebedev V.V., Danilina A.V., Sgibova I.V. // Int. J. Immunorehabilitat. 2000. V. 2. P. 146–151.Виноградова Ю.Е., Замулаева И.А., Павлов В.В., Селиванова Е.И., Дейгин В.И., Смирнова С.Г., Орлова Н.В., Саенко А.С. // Терапевтический архив. 2002. № 8. С. 64–67.Телешова Е.С., Бочкарев В.К., Сюняков Т.С., Бугаева Т.П., Незнамов Г.Г. // Психиатрия. 2010. № 4. С. 26–35.Амелин А.В., Илюхина А.Ю., Шмонин А.А. // Журн. невролог. психиатр. им. С.С. Корсакова. 2011. Т. 111. С. 44–46.