TỐT HƠN NHỜ CẢI TIẾN CẤU TẠO PHÂN TỬ

  Hướng dẫn về PEG hóa (pegylation), dược động học và PEG Interferons  

Bs. Graham R. Foster

Lời nói đầu

Từ nhiều năm qua, interferon alfa là một cột mốc đáng chú ý trong điều trị viêm gan siêu vi B và C. Tuy nhiên, vì một số vấn đề của bản thân interferon mà lợi ích sử dụng của nó bị giới hạn. Những vấn đề này bắt nguồn từ bản chất của interferon alfa.

Giống như nhiều loại prôtêin lạ khác, interferon alfa nhanh chóng bị giáng hóa sau khi tiêm vào cơ thể. Hậu quả là interferon alfa chỉ tồn tại trong hệ tuần hoàn một thời gian ngắn, như vậy chúng ta cần tiêm vài lần trong tuần nhằm duy trì nồng độ hiệu dụng của thuốc. Cách dùng thuốc này tạo ra nồng độ interferon alfa trong máu cao ngay sau khi tiêm - gắn liền với tăng các tác dụng phụ - và các mức nồng độ thấp trong khoảng thời gian giữa các lần tiêm - gắn liền với hiệu quả điều trị bị giảm sút.

Sử dụng PEG interferon là một cuộc cách mạng trong điều trị viêm gan siêu vi C. Hơn nữa, các lợi ích lâm sàng của PEG interferon hiện đang được nghiên cứu trong điều trị viêm gan siêu vi B. Cuốn sách nhỏ này sẽ giải thích PEG-hóa là gì, tác dụng của nó ra sao, hiệu quả của nó như thế nào khi sử dụng interferon alfa để điều trị viêm gan siêu vi. Cuốn sách này cũng giới thiệu và giải thích công nghệ khoa học chế tạo PEG interferon alfa, PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) đó chính là PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) có tên là PEGASYS ® .

Giới thiệu về PEG-hóa (pegylation)

PEG là gì ?

PEG = polyethylene glycol, là một polymer trơ, hòa tan trong nước, không gây độc, được tạo ra bằng cách kết nối nhiều tiểu đơn vị ethylene oxide. Các phân tử PEG hiện có khác nhau về hình thể (ở dạng thẳng hoặc phân nhánh) và trọng lượng phân tử. PEG có trọng lượng phân tử khác nhau sẽ có đặc tính sinh lý khác nhau. Thí dụ như PEG ở dạng tinh khiết, không kết hợp, nhỏ là dạng dầu (ví dụ PEG 200), trong khi PEG lớn hơn (thí dụ PEG 8000) ở dạng rắn như sáp.

PEG là chất lý tưởng để sử dụng trong y học và trong công nghệ dược phẩm với nhiều ứng dụng khác nhau. Tuy nhiên, ảnh hưởng lớn nhất của PEG trong y học xuất phát từ việc sử dụng những thuốc có nguồn gốc từ prôtêin được biến đổi nhờ tiến trình PEG-hóa (Bảng 1).

PEG-hóa là gì?

PEG-hóa là gắn kết một hoặc nhiều phân tử PEG vào một phân tử khác, chẳng hạn như là một prôtêin có tính trị liệu.

PEG-hóa được GS Frank Davis và cộng sự thực hiện lần đầu tiên vào thập niên 70. Trong nhiều thử nghiệm, phân tử PEG (1900 hoặc 5000 daltons) được gắn kết vào các prôtêin là enzym và không enzym.

Bảng 1 - Thí dụ những prôtêin được PEG-hóa dùng trong điều trị

Các nghiên cứu in vivo cho thấy, trong trường hợp là enzym, hoạt tính của enzym vẫn giữ nguyên và thời gian bán hủy trong hệ tuần hoàn gia tăng. Điều quan trọng là các prôtêin PEG-hóa không có tính sinh miễn dịch và cũng không có tính kháng nguyên.

Trong những năm gần đây, kỹ thuật PEG-hóa được cải thiện rõ rệt và hiện nay là một phương pháp tốt được sử dụng nhằm tăng cường các tác dụng điều trị của các prôtêin nhỏ một cách an toàn.

Đặc tính của PEG

PEG có nhiều đặc tính cốt lõi liên quan đến những lợi ích đối với các protêin sử dụng trong điều trị:

•  Trong môi trường lỏng, mội tiểu đơn vị ethylen oxide kết hợp khá bền vững với 2-3 phân tử nước, như vậy chuổi polymer sẽ di động và chính sự di động này làm cho phân tử PEG có thể tích quét (chiếm chỗ) lớn, bảo vệ và tránh khỏi hiện tượng tiêu hủy prôtêin, tránh được sự nhận diện của các tế bào miễn dịch. Nhìn chung, PEG chuỗi nhánh có tác dụng bảo vệ miễn dịch và tác dụng chống tiêu hủy protêin mạnh hơn PEG thẳng.

•  Thể tích quét (chiếm chỗ) làm cho prôtêin PEG-hóa tác dụng gấp 5-10 lần một protêin hòa tan có trọng lượng phân tử tương tự. Sự gia tăng thể tích này làm tăng cường tác dụng dược động học và dược lực học của prôtêin PEG-hóa 9 .

•  Sự kết hợp giữa PEG với các phân tử nước gây khó khăn cho hệ thống miễn dịch trong việc nhận biết PEG là vật lạ. Chuỗi PEG cùng prôtêin kết hợp có tác dụng điều trị, đơn giản cũng chỉ được xem là một phân tử nước lưu hành trong máu. Như vậy, PEG có thể giảm tính sinh miễn dịch của prôtêin.

Như vậy, khi gắn kết PEG vào prôtêin có tác dụng điều trị, nó mang lại khả năng hòa tan trong nước, tác dụng bảo vệ phân tử prôtêin và không sinh miễn dịch.

Cơ sở hợp lý của việc sử dụng các prôtêin gắn PEG trong điều trị

PEG-hóa là phương pháp được thực hiện bằng cách biến đổi những đặc tính miễn dịch, dược động học, dược lực học của các prôtêin có tác dụng điều trị nhưng vẫn giữ được hoạt tính điều trị. Tiến trình PEG-hóa này được sử dụng để tạo ra các PEG interferon alfa.

Interferon alfa là một họ gồm nhiều prôtêin nhỏ có tác dụng kháng siêu vi, chống tăng sinh và điều hòa miễn dịch. Như vậy, kết quả là interferon alfa (IFN a ) có tiềm năng điều trị nhiều loại bệnh nhiễm siêu vi như viêm gan B, viêm gan C, cũng như các bệnh tăng sinh như bệnh bạch cầu mạn tính dòng tủy .

Interferon alfa không PEG-hóa (không biến đổi) có thể được dùng dưới da, không dùng qua đường uống vì thuốc bị thoái hóa trong lồng ruột. Sau khi tiêm, interfeon alfa không được biến đổi sẽ:

•  Hấp thu nhanh chóng vào cơ thể, đạt rất nhanh đến nồng độ tối đa trong huyết thanh.

•  Phân phối rộng rãi trong các dịch và mô của cơ thể.

•  Được chuyển hóa nhanh chóng và thải ra ngoài qua đường thận.

Như vậy, interferon alfa có thời gian tác dụng rất ngắn .

Muốn đạt được nồng độ điều trị hiệu quả trong máu ở mọi thời điểm, về phương diện lý thuyết, interferon alfa phải được sử dụng nhiều lần trong ngày. Tuy nhiên, phác đồ một lần trong ngày gặp nhiều bất tiện, quá tốn kém và khó dung nạp 1 . Trong điều trị viêm gan B và C người ta đề nghị dùng interferon alfa 3 lần/tuần. Phác đồ này dung hòa được hai vấn đề: số lần tiêm thuốc và nồng độ điều trị hiệu quả của interferon alfa trong máu.

Tuy nhiên phác đồ điều trị này cũng không phải là lý tưởng, trong thời gian một tuần, nồng độ của interferon alfa rất dao động. Vào ngày tiêm interferon, nồng độ thuốc có thể đạt đến tối đa, nhưng những ngày sau đó nồng dộ thuốc giảm xuống rất thấp, thậm chí người ta không phát hiện được thuốc trong hệ tuần hòan vào những ngày cuối tuần. Những lúc không có interferon trong máu, siêu vi gây viêm gan có thể tăng sinh không được kiểm soát, nồng độ siêu vi gia tăng và sẽ đưa đến kháng thuốc. Hơn nữa, nồng độ interferon cao trong huyết thanh đi kèm với nhiều tác dụng ngoại ý như mệt mỏi, nhức đầu, sốt, đau cơ  làm cho bệnh nhân ngán ngại không dám dùng thuốc tiếp tục.

PEG-hóa có tiềm năng cải thiện dược động học và dược lực học của interferon alfa, và nhờ vậy tránh được vấn đề nồng độ thuốc không ổn định trong máu, đồng thời cũng tránh được phác đồ điều trị bất tiện do dùng những loại interferon alfa theo thông thường.

CÁC THÔNG SỐ ĐÁNH GIÁ DƯỢC ĐỘNG HỌC

Việc đánh giá các chỉ số dược động học sau đây rất quan trọng để hiểu những lợi ích của interferon alfa được PEG-hóa.

Hấp thu

Hấp thu là tỷ lệ lượng thuốc từ vị trí được đưa vào cơ thể xâm nhập vào máu, cũng như phạm vi mức độ của quá trình này. Hấp thu bán phần (absorption half-life = t 1/2 abs ) là thời gian để cho phân nửa số lượng thuốc sử dụng vào được trong máu.  

Nếu một thuốc được hấp thu nhanh chóng, nồng độ đỉnh ban đầu cũng sẽ cao. Nếu cùng loại thuốc này nhưng hấp thu chậm hơn, nồng độ đỉnh cũng sẽ thấp hơn và xảy ra muộn hơn 17 . Đối với nhiều loại thuốc, nồng độ đỉnh ban đầu cao thường kèm theo các tác dụng phụ của điều trị.

Thể tích phân phối (V d )

Vd là thể tích dịch cơ thể được thuốc phân phối vào. Nó tạo mối liên quan giữa số lượng thuốc có trong cơ thể với nồng độ của thuốc trong máu.

Các đặc tính của thuốc, như trọng lượng phân tử, khả năng hòa tan trong mỡ, tính bazờ hay acid yếu, tất cả đều có ảnh hưởng đến Vd. Thuốc có phân tử nhỏ có khả năng xâm nhập vào nhiều khoang trong cơ thể sẽ có thể tích phân phối lớn: như vậy nồng độ trong máu sẽ thấp. Một loại thuốc có phân tử lớn hơn, xâm nhập vào một số khoang của cơ thể khó khăn hơn sẽ có thể tích phân phối hạn chế hơn. Phân tử như vậy sẽ khu trú chủ yếu ở huyết tương và sẽ được phân phối chủ yếu tới những cơ quan được tưới máu tốt, ví dụ tại gan.

Nồng độ tối đa trong huyết thanh (C max )

C max là nồng độ cao nhất đo được trong huyết thanh. Thời gian để thuốc đạt đến nồng độ này được gọi là T max .

Nồng độ tối thiểu trong huyết tương (C min )

C min là nồng độ thấp nhất đo được trong huyết thanh.  

Cửa sổ điều trị

Khoảng chênh lệch giữa nồng độ hiệu dụng tối thiểu của thuốc và nồng độ gây ra các tác dụng ngoại ý không chấp nhận được gọi là cửa sổ điều trị . Cửa sổ này có thể rộng hay hẹp phụ thuộc vào hiệu lực và độc tính của thuốc. Thuốc nào có C max gần với giới hạn trên của cửa sổ điều trị thì càng có nhiều tác dụng ngoại ý. Ngược lại thuốc nào có C min xuống thấp hơn giới hạn dưới của cửa sổ điều trị, thuốc này sẽ không có tác dụng.

Nồng độ ổn định

Một sự kiện thường gặp khi dùng thuốc nhiều lần lập đi lập lại là tích tụ thuốc. Hiện tượng này xảy ra khi mức độ thuốc vào hệ tuần hòan nhiều hơn mức độ thuốc bị thải ra ngòai cơ thể. Tuy nhiên, sau một thời gian, thuốc sẽ đạt đến tình trạng nồng độ ổn định, nghĩa là lúc này, mức độ thuốc vào hệ tuần hoàn bằng với nồng độ thuốc thải ra khỏi cơ thể. Mục đích của điều trị là làm sao giữ nồng độ ổn định của thuốc nằm trong giới hạn của cửa sổ điều trị và như vậy điều này thường đạt được sau khi dùng nhiều liều thuốc. Nếu một loại thuốc được thải ra khỏi cơ thể nhanh hơn được đưa vào, nồng độ ổn định sẽ không thể đạt được.

Tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và tối thiểu

Đây chính là tỉ lệ giữa Cmax và Cmin. Nếu một thuốc có nồng độ dao động mạnh trong huyết tương thường có tỉ lệ này rất cao. Hơn nữa, tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và tối thiểu càng cao càng có khả năng các nồng độ tối đa và tối thiểu của thuốc nằm ngoài của sổ điều trị. Do vậy, thuốc nào có tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu càng cao, càng có thể có nhiều tác dụng ngoại ý liên quan đến nồng độ tối đa và hiệu quả của thuốc thấp liên quan đến nồng độ tối thiểu.

Thuốc nào có nồng độ càng ổn định và kéo dài thường có tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu càng thấp. Thuốc nào có tỉ lệ tối đa và tối thiểu càng thấp thì càng gần với tình trạng nồng độ ổn định.

Thanh thải (Cl)

Thanh thải diễn tả khả năng của cơ thể loại bỏ một thuốc nào đó ra khỏi cơ thể. Thanh thải không xác định số lượng thuốc được đẩy ra khỏi cơ thể, nhưng dùng để chỉ thể tích máu hoặc huyết tương từ đó thuốc được thải trừ hoàn toàn. Thanh thải toàn thân bao gồm thanh thải thận, thanh thải gan và thanh thải qua các đường khác như qua nước bọt và mồ hôi.

Bán hủy (T 1/2 )

Đây là thời gian mà nồng độ thuốc trong huyết tương giảm 50% . Thuốc có thời gian bán hủy ngắn thì được thải nhanh ra khỏi cơ thể, ngược lại thuốc có thời gian bán hủy dài thường tồn tại khá lâu trong cơ thể.

Interferon alfa PEG-hóa

Tối ưu hóa dược động học

Các PEG khác nhau có đặc tính khác nhau

Mục đích của PEG-hóa bất kỳ một prôtêin có tác dụng điều trị là tối ưu hóa dược động học trong khi đó vẫn giữ nguyên họat tính. Tuy nhiên mức độ tối ưu có tính chuyên biệt cho từng loại thuốc và thay đổi theo:

•  Cấu tạo và đặc điểm của PEG.

•  Chất hóa học được dùng để kết nối PEG vào prôtêin đích.

•  Số lượng và vị trí kết dính.

Cấu tạo và đặc điểm của PEG

Phần tận cùng của phân tử PEG thường là nhóm hydroxyl (-OH). Cả hai nhóm tận cùng này đều có thể tham gia phản ứng hóa học, cho phép gắn phân tử PEG vào prôtêin. Tuy nhiên để tránh kết dính chéo và kết tụ, tốt nhất là chỉ nên có một nhóm tác dụng ở phần tận cùng. Điều này được thực hiện bằng cách biến đổi nhóm hydroxy tận cùng thành methoxy không phản ứng (CH 3 O), tạo nên monomethoxy PEG (mPEG).

Ban đầu các nhánh mPEG thẳng có trọng lượng phân tử từ 2 đến 20 KD được dùng để PEG-hóa prôtêin. Tuy nhiên các tiến bộ đáng kể về kỹ thuật PEG-hóa đã tạo ra được các mPEG có nhánh, những chuỗi PEG được liên kết lại để hình thành các phân tử có trọng lượng phân tử lên đến 60 KD. Đó là một mPEG to, có nhánh bao gồm hai chuỗi 20KD giống nhau, được kết dính vào interferon alfa-2a và tạo ra PEGinterferon alfa-2a ( 40KD )(PEGASYS ® ).

PEG-hóa prôtêin bằng cách dùng mPEG lớn hơn có nhánh mang lại nhiều lợi ích hơn là dùng mPEG nhỏ, không phân nhánh ( Bảng 2 ).

Bảng 2 - Lợi ích của PEG-hóa prôtêin bằng mPEG to, có nhánh so với PEG-hóa dùng mPEG loại nhỏ, không phân nhánh.  

PEG kết hợp

Đem mPEG kết hợp với prôtêin, điều cần thiết là phải biến đổi nhóm hydoxyl phản ứng thành nhóm chức năng có khả năng phản ứng với nhiều nhóm chức năng khác trên bề mặt của prôtêin. Nhóm chức năng được chọn lựa phụ thuộc vào phân tử acid amin mà mPEG có thể kết hợp và phụ thuộc vào kiểu liên kết. Thường gặp nhất là sự chuyển đổi thành một nhóm chức năng sẽ tương tác với lysine và các nhóm amin tận cùng bằng N.

Tổng hợp PEG interferon alfa-2b (12KD)

PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) (PegIntron ® ) được tổng hợp bằng cách cho interferon alfa-2b phản ứng với một dẫn xuất có ái lực điện tử của mPEG, succinimidyl carbonate PEG (SC-PEG) 20 . Trong quy trình chế tạo PEG interferon alfa-2b ( 12KD ), SC-PEG có khả năng kết hợp với nhiều acid amin khác nhau trên prôtêin. Kết quả là PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) bao gồm ít nhất là 13 chất đồng phân ở những vị trí khác nhau 21 ( Bảng 3). Ở loại đồng phân hay gặp nhất (chiếm >50% cấu tạo của thuốc), chuỗi mPEG 12KD thẳng kết hợp với histidine ở vị trí 34 (His 34 ) 10.

Bảng 3 - Đặc tính hóa sinh và sinh học của PEG interferon alfa-2b (12KD) và PEG interferon alfa-2a (40KD) 

Kết nối prôtêin giữa 12KD mPEG và Interferon alfa-2b

Kiểu kết nối giữa mPEG và prôtêin rất quan trọng và quyết định nhiều đặc tính của prôtêin PEG-hóa. Có nhiều kiểu kết nối giữa 12KD SC-PEG và interferon alfa-2b để hình thành nên PEG interferon alfa-2b ( 12KD ). Tuy nhiên thường gặp nhất là cầu nối thủy phân urethane (carbonyl) không ổn định 6 . Hậu quả của sự không ổn định này là PEG Interferon alfa-2b ( 12KD ) có xu hướng có tác dụng như là một tiền chất (prodrug) ở trong máu, PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) có thể bỏ kết nối với PEG, phóng thích interferon alfa-2b vào hệ tuần hoàn 6,22 . Chính vì lý do này mà PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) không ổn định trong dung dịch, phải lưu giữ ở dạng bột đông khô và được pha thành dịch thuốc ngay trước khi tiêm.

Tổng hợp PEG interferon alfa-2a (40KD)

Trong PEG interferon alfa-2a ( 40KD ), dẫn xuất mPEG (PEG2-NHS) bao gồm hai chuỗi 20 KD PEG, một liên kết với nhóm e -amino và một liên kết với nhóm tận cùng alfa-amino của lysine. Nhóm carboxyl của lysine chuyển thành N-hydroxysuccinimide ester (NHS) 7 , có thể phản ứng với nhóm amin tự do của interferon alfa-2a để hình thành liên kết amide bền vững 19. Trái ngược với SC-PEG, PEG2-NHS chỉ có thể kết nối với một số vị trí của lysine 19 (Bảng 3 ).

Kết nối prôtêin giữa mPEG 40KD và Interferon alfa-2a

Cầu nối liên kết giữa mPEG 40KD và interferon alfa-2a là cầu nối amide bền vững. Hậu quả là phân tửmPEG 40KD không tách ra dễ dàng từ interferon alfa 19 . Vì vậy PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) là chất có hoạt tính sinh học và không phải là một tiền chất của interferon a . Thêm vào đó, PEG Interferon alfa-2a ( 40KD ) có thể được bảo quản trong dung dịch được pha saün để tiêm.

Số lượng và vị trí kết dính

mPEG có khả năng kết dính vào prôtêin như interferon alfa ở một số vị trí khác nhau. Có một số yếu tố ảnh hưởng trên vị trí kết dính như:

•  Nhóm chức năng trên dẫn xuất mPEG.

•  Cấu tạo của mPEG.

•  Điều kiện phản ứng ví dụ như pH, nhiệt độ.

Như đã thảo luận ở trên, mPEG không phân nhánh được dùng trong PEG interferon alfa-2b (12KD) có thể phản ứng với nhiều acid amin. Ngược lại, mPEG có nhánh dùng trong PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) chỉ phản ứng với một số ít vị trí còn lại của lysine.

Các đặc điểm của PEG-hóa trong PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) và PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được tóm tắt trong Bảng 4 sau đây:

Bảng 4 - Đặc điểm của PEG-hóa trong PEG interferon alfa-2b (12KD) và PEG interferon alfa-2a (40KD)

Các dạng sản phẩm PEG-hóa của các IFN a , do vậy, có cấu tạo khác nhau.

ĐÁNH GIÁ HOẠT TÍNH SINH HỌC

PEG-hóa có khả năng gia tăng tính chất dược động học của interferon alfa, nhưng nó cũng có khả năng làm thay đổi hiệu quả của thuốc. Tác dụng của PEG-hóa trên hoạt tính sinh học của interferon alfa được đánh giá in vitro và in vivo .

So sánh in vitro và in vivo

Sự khác nhau giữa khối lượng PEG và hoạt tính in vitro và in vivo . In vitro , hoạt tính sinh học giảm, trong khi khối lượng PEG tăng. Trong khi đó in vivo , hoạt tính sinh học gia tăng khi khối lượng PEG tăng. Hiện tượng trái ngược có thể giải thích bằng những khác biệt cơ bản giữa hệ thống in vitro và in vivo .

•  Thực nghiệm in vitro có nhiều điểm giới hạn, chủ yếu là không có tiến trình đào thải - thuốc cho thêm vào ống nghiệm vẫn còn nguyên trong ống nghiệm trong suốt quá trình thực nghiệm và vì thường không bị chuyển hóa, tất cả các loại thuốc (kể cả thuốc không PEG-hóa) có tác dụng như khi chúng tồn tại mãi mãi. Trên mô hình in vivo , thuốc bị chuyển hóa và bài tiết và như vậy sự bán hủy của thuốc có thể trở thành yếu tố giới hạn trong việc xác định hoạt tính.

•  Những mặt hạn chế quan trọng của hệ thống in vitro là chỉ có một số ít vị trí thụ thể tác dụng và thời gian ủ bệnh tương đối ngắn. Hơn nữa, những thay đổi cấu hình và thay đổi tính chất kết dính tĩnh điện, tính không ưa nước của prôtêin PEG-hóa có thể ảnh hưởng đến ái tính kết dính với thụ thể, kết quả là giảm hoạt tính in vitro khi tăng khối lượng PEG. Những yếu tố này có ảnh hưởng tới các thực nghiệm in vitro về khả năng đánh giá chính xác các hoạt tính của thuốc trên in vivo .

•  Ngược lại, khả năng tiếp xúc được với thuốc lâu hơn nhờ các prôtêin được PEG hóa có thời gian tuần hoàn dài hơn, cùng với rất nhiều vị trí gắn kết thụ thể có được nhờ môi trường in vivo , sẽ bù lại bất cứ tác động nào của PEG hóa trên tương tác gắn kết trong môi trường in vivo. Cuối cùng, đối với một loại thuốc có thời gian tồn tại trong hệ tuần hoàn dài, khả năng tiếp xúc với thuốc trên in vivo được kéo dài hơn và kết quả là tăng cường được hoạt tính sinh học trên in vivo.  

Tóm lại, sự phát triển một loại PEG interferon alfa tối ưu phụ thuộc vào sự cân bằng giữa việc kéo dài thời gian bán hủy với hoạt động duy trì các tác dụng sinh học. Kết quả này đạt được bằng cách gắn một phân tử mPEG 40KD to, có phân nhánh kết hợp với interferon alfa-2a qua cầu nối amide bền vững để tạo ra PEG interferon alfa-2a ( 40KD ). Phần giải thích cho câu hỏi bằng cách nào quá trình PEG-hóa tối ưu sẽ mang lại sự khác biệt về dược động học và hiệu quả lâm sàng sẽ được trình bày trong những chương sau.

SO SÁNH DƯỢC ĐỘNG HỌC CỦA PEG INTERFERON VỚI INTERFERON THÔNG THƯỜNG (KHÔNG BIẾN ĐỒI)

Interferon alfa thông thường (không biến đổi)

Sau khi được tiêm dưới da, interferon alfa không biến đổi được hấp thu nhanh chóng vào trong máu với nửa thời gian hấp thu vào khoảng 2,3h. Khi vào được hệ tuần hoàn, interferon alfa không biến đổi sẽ được phân phối rộng rãi trong các dịch cơ thể và mô, như vậy nó có V d lớn, dao động trong khoảng 31-98 L .

Sau khi tiêm dưới da một liều interferon alfa không biến đổi một liều 3 triệu đơn vị/ml, nồng độ tối đa C max trung bình là 13,4 đơn vị/ml (vào khoảng 0,1 ng/ml) sẽ đạt được trong vòng 10h (T max ). Nửa thời gian tồn tại (t 1/2 ) của interferon alfa không biến đổi tương đối ngắn (3-8h) 1,14,27 và đây là yếu tố chính giới hạn hiệu quả điều trị của phân tử này. Thực ra, phần lớn interferon alfa không biến đổi (70-80%) được chuyển hóa nhanh chóng và thải ra ngoài theo đường thận, tuy vẫn còn một số ít bị thóai hóa bởi các proteases không đặc hiệu trong máu. Sự chuyển hóa và thải trừ nhanh chóng của interferon alfa không biến đổi đồng nghĩa với hiện tượng là sau 24 giờ chỉ còn rất ít, nếu có, IFN a không biến đổi còn hiện diện trong huyết thanh. Điều này cho thấy cần phải thường xuyên dùng nhiều liều interferon alfa không biến đổi mới đạt được hiệu quả lâu dài.

Điều trở ngại lớn nhất của việc dùng nhiều liều interferon alfa không biến đổi là nồng độ thuốc trong huyết thanh rất dao động, tỉ lệ giữa nồng độ tối đa và tối thiểu không xác định được. Nồng độ tối đa của interferon alfa có liên quan đến tỷ lệ cao tác dụng phụ giả cúm, làm ảnh hưởng tới sự dung nạp của interferon alfa không biến đổi. Nồng độ thấp nhất của interferon alfa biểu hiện thời điểm không có interferon alfa trong hệ tuần hoàn, do vậy không duy trì được tác dụng ức chế siêu vi và virus có thể tái hiện trở lại.

Đặc điểm của interferon alfa không biến đổi là :

•  Cmax có thể đạt được trong vòng 10h.

•  T1/2 = 3-8h 1,14,27

•  Trong vòng 24h, interferon alfa không biến đổi không còn hoặc còn lại rất ít trong huyết thanh.

•  Tỉ lệ tối đa và tối thiểu không xác định được.

•  Nồng độ tối đa của interferon alfa không biến đổi có liên quan đến tác dụng ngoại ý, trong khi thời gian không có interferon alfa trong huyết thanh có liên quan đến sự tái hiện trở lại của siêu vi.

PEG interferon alfa-2b (12KD)

Giống với interferon không biến đổi, PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) được hấp thu nhanh chóng sau khi tiêm dưới da và có nửa thời gian hấp thu chỉ vào khỏang 4,6h . Sau khi vào máu, PEG interferon alfa-2b được phân phối rộng rãi trong các loại dịch cơ thể và mô, và kết quả là Vd có thể phụ thuộc vào thể trọng của mỗi người. Trên thực tế liều dùng của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) được đề nghị tính theo thể trọng . Hơn nữa, trong một nghiên cứu gần đây, V d trung bình đối với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) chỉ thấp hơn một chút so với interferon alfa-2b không biến đổi (0,99 L/kg so với 1,4 L/kg). Do vậy, đối với một người có thể trọng trung bình là 70 kg, V d có thể lần lượt là 69L và 98L.

Sau một mũi tiêm dưới da PEG interferon alfa-2b ( 12KD ), C max được ghi nhận vào khoảng 15 đến 44h (T max ) và sau đó nồng độ thuốc sẽ giảm dần. C max đối với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) gia tăng theo liều lượng. Tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu đối với PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) vào khoảng 100:1.

Hiện tượng giảm nồng độ PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) trong vòng 2-3 ngày sau khi sử dụng đã dẫn tới khuyến cáo rằng trong 4 ngày cuối của phác đồ dùng thuốc 1 lần/tuần, nồng độ của PEG interferon alfa-2b (12KD) không đủ cao để duy trì tác dụng ức chế siêu vi 31 . Hơn nữa, trong những tài liệu được trình bày gần đây tại hội nghị nghiên cứu về bệnh gan ở châu Aâu năm 2003 cho thấy sau 5 ngày tiêm, nồng độ PEG interferon alfa-2b chỉ ở mức giới hạn hoặc không phát hiện được. Những kết quả này cho thấy khi điều trị bằng PEG interferon alfa-2b ( 12KD ), tác dụng ức chế siêu vi có thể không duy trì được trong suốt một tuần lễ.

Thời gian bán hủy của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) vào khoảng 40h, thanh thải trung bình của thuốc này vào khỏang 1/10 của interferon alfa không biến đổi (22 ml/h/kg so với 231 ml/h/kg). Thanh thải qua đường thận của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) vào khỏang 30%, số còn lại bị thải trừ do chuyển hóa ở gan và do sự giáng hóa sau khi tương tác với các thụ thể đối với interferon của tế bào.

Đặc điểm của PEG interferon alfa-2b ( 12KD ) là :

•  C max đối với liều đầu có thể đạt được trong vòng 1-2 ngày. Nồng độ thuốc trong huyết thanh giảm dần sau 48-72h.

•  Tác dụng ức chế siêu vi có thể không duy trì được trong suốt một tuần lễ khi dùng thuốc 1 lần/tuần .

•  C max gia tăng theo mức liều dùng.

•  Tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu vào khoảng 100/1.

•  T 1/2 vào khoảng 40h .

•  Thanh thải giảm 10 lần so với interferon alfa không biến đổi.

PEG interferon alfa-2a (40KD)

Hấp thu của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) chậm và kéo dài hơn so với interferon không biến đổi, điều này phản ảnh bằng nửa thời gian hấp thu của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) (50h so với 2,3h). Khi vào tới hệ tuần hoàn, PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) phân phối chủ yếu trong máu và dịch mô kẽ, nhiều hơn tại các mô. Do vậy, thuốc có thể tích phân phối hạn chế, V d tương tự như thể tích của máu. Thể tích phân phối của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) vào khoảng 6 đến 14L.

Hiện tượng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) phân phối chủ yếu trong máu có 2 điểm cực kỳ quan trọng. Thứ nhất là PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được đưa tới những cơ quan có nhiều máu, ví dụ như gan. Như vậy PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) đã được đưa đến nơi cần thuốc nhất để chống lại sự tăng sinh của siêu vi gây viêm gan. Thứ hai là liều lượng của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) không lệ thuộc vào thể trọng và mức liều chuẩn có thể được áp dụng cho hầu hết bệnh nhân người lớn .

Nồng độ đáng kể của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được phát hiện trong huyết thanh vào khoảng 3-8h sau khi tiêm dưới da. C max trung bình 14,2 ng/ml có thể đạt được trong khoảng 78h (T max ) và kéo dài 168h. Trong phác đồ sử dụng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) một lần/tuần, nồng độ ổn định của thuốc có thể đạt được sau 5-8 tuần, trị số của C max và T max lần lượt ở thời điểm này là 25,6 ng/ml và 45h 1 . Tỉ lệ nồng độ tối đa và tối thiểu của PEG interferon alfa-2a (40KD) ở tình trạng nồng độ ổn định là 1,5-2:1, và nồng độ ổn định ở mức cao được giữ vững trong suốt thời gian 48 tuần dùng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) 35 . Khi thuốc đã đạt đến tình trạng nồng độ ổn định, không ghi nhận được sự tích lũy thêm PEG interferon alfa-2a ( 40KD ).

Thời gian bán hủy của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) dài hơn đáng kể so với interferon không biến đổi (80h so với 3-8h). Hơn nữa, PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) ít bị chuyển hóa tại thận hơn rất nhiều và biểu thị mức giảm thanh thải qua thận hơn 100 lần so với interferon không bị biến đổi (80 ml/h so với 11.800 ml/h). PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) chủ yếu được chuyển hóa qua gan 36 và được giáng hóa chậm bởi các men proteases không đặc hiệu hiện diện trong gan và máu. Nồng độ PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) sẽ không được phát hiện trong huyết thanh (nồng độ trong huyết thanh < 0,1 µg/L) 4-6 tuần sau khi ngưng phác đồ điều trị 48 tuần.

Đặc điểm của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ):

•  Nồng độ đáng kể của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được phát hiện trong máu trong vòng vài giờ sau khi tiêm mũi thuốc đầu tiên.

•  C max sau khi dùng liều đầu tiên đạt được trong vòng 3-4 ngày.

•  Nồng độ trong huyết thanh bền vững trong suốt thời gian một tuần, đảm bảo tác dụng ức chế siêu vi lâu dài.

•  Nồng độ ổn định có thể đạt được sau 5-8 lần tiêm mỗi tuần một lần, sau đó không có sự tích lũy PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) .

•  Ở thời điểm có nồng độ ổn định, sự khác biệt giữa Cmax và Cmin vào khoảng 1,5-2 lần.

•  T 1/2 vào khoảng 80h .

•  Thanh thải qua thận giảm 100 lần so với interferon a không bị biến đổi.

   Mặc dù PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được chuyển hóa rộng rãi tại gan, dược động học của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) không bị thay đổi nhiều khi bị xơ gan còn bù. Các sản phẩm chuyển hóa phụ của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) cũng được thải trừ dễ dàng ngay khi có xơ gan còn bù. Các nghiên cứu cũng chứng tỏ rằng rối loạn chức năng thận cũng không làm thay đổi hấp thu, phân phối và đào thải của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ). Vì vậy, dùng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) an toàn và hiệu quả với liều chuẩn (180 µg) ở những nhóm bệnh nhân đặc biệt này. Tuy nhiên, chạy thận nhân tạo (haemodialysis) dường như làm ảnh hưởng tới nồng độ thuốc trong huyết thanh. Ở những bệnh nhân này, liều PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) 135 µg mang lại mức độ hiện diện của thuốc tương tự như 180 µg ở những bệnh nhân có chức năng thận bình thường.

ỨNG DỤNG LÂM SÀNG CỦA PEG INTERFERON : PEG interferon alfa-2a (40KD)

Tối ưu hóa dược động học của interferon alfa-2a thành công bằng cách dùng phân tử PEG có nhánh 40 KD được chứng minh bằng hiệu quả của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) trong chương trình nghiên cứu lâm sàng điều trị viêm gan siêu vi C mạn tính (CHC). Những kết quả đáng khích lệ hiện nay được ghi nhận từ các nghiên cứu lâm sàng giai đoạn II trong điều trị viêm gan siêu vi B mạn tính (CHB).

Một trong những chỉ tiêu then chốt để xác định điều trị viêm gan siêu vi C mạn tính thành công là loại trừ lâu dài siêu vi C ra khỏi cơ thể, đó là đáp ứng siêu vi lâu dài (sustained virological response = SVR).

Kết quả lâm sàng của PEG hóa với interferon đã được chứng minh rõ ràng qua các nghiên cứu lâm sàng sử dụng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ).

ĐIỀU TRỊ VIÊM GAN SIÊU VI C MẠN TÍNH BẰNG PEG INTERFERON alfa-2a (40KD) ĐƠN THUẦN

PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được so sánh với interferon alfa-2a thông thường trong 4 nghiên cứu lâm sàng diện rộng giai đọan II và III. Nghiên cứu thăm dò giai đoạn II đã xác định PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) liều 180 µg dùng hàng tuần là tối ưu với 36% bệnh nhân đạt được SVR ở tuần thứ 72 sau 48 tuần điều trị, trong khi đó chỉ có 3% bệnh nhân dùng interferon alfa-2a thông thường đạt được hiệu quả này.

Trong nghiên cứu giai đoạn III trên các bệnh nhân CHC có và không kèm theo xơ gan, PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) với liều 180 µg/tuần, kéo dài 48 tuần so sánh với interferon alfa-2a thông thường (3 triệu đơn vị/lần, 3 lần/tuần hoặc phác đồ tấn công 6 triệu đơn vị/lần, 3 lần/tuần kéo dài 12 tuần, sau đó dùng 3 triệu đơn vị/lần, 3 lần/tuần trong thời gian 36 tuần còn lại).

PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) với liều 180 µg/tuần hiệu quả vượt trội so với interferon alfa thông thường, với gần gấp hai tỷ lệ bệnh nhân đạt được SVR.

Phối hợp PEG interferon alfa-2a (40KD) với ribavirin trong điều trị viêm gan siêu vi C mạn tính

Ribavirin, một chất đồng đẳng nucleoside phối hợp với interferon alfa-2a thông thường đã cải thiện đáng kể tỉ lệ SVR ở bệnh nhân viêm gan siêu vi C mạn tính.

Nghiên cứu điều trị bệnh nhân viêm gan siêu vi C mạn tính bằng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) kết hợp với ribavirin cho tỉ lệ SVR cao nhất. Trong nghiên cứu thăm dò giai đoạn III xác định độ an toàn và hiệu quả của phối hợp PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) và ribavirin cho thấy 56% bệnh nhân điều trị 48 tuần đạt SVR, so với 44% bệnh nhân dùng interferon alfa-2a thông thường cộng với ribavirin. Trong nghiên cứu về chiến lược điều trị đánh giá thời gian điều trị và mức liều ribavirin, tỷ lệ SVR 61% đạt được khi dùng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) với liều 180 µg/tuần cộng với ribavirin 1000/1200 mg/ngày 43 .

PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) cộng với ribavirin cũng cho hiệu quả cao hơn interferon alfa-2a thông thường phối hợp với ribavirin trong điều trị bệnh nhân viêm gan siêu vi C "khó trị" (viêm gan siêu vi C với genotype 1 và nồng độ siêu vi cao). Trong nhóm bệnh nhân này, khi dùng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) cộng với ribavirin, tỉ lệ SVR là 41% so với 33% ở nhóm dùng phối hợp interferon alfa-2a thông thường và ribavirin.

ĐIỀU TRỊ VIÊM GAN SIÊU VI B MẠN TÍNH BẰNG PEG INTERFERON alfa-2a (40KD) ĐƠN THUẦN

Dù rằng interferon alfa thông thường đã được sử dụng để điều trị viêm gan siêu vi B mạn tính từ nhiều năm qua nhưng tỉ lệ đáp ứng quá khiếm tốn kèm theo có quá nhiều bất tiện với phác đồ 3 mũi thuốc tiêm mỗi tuần, tất cả những điều này đã làm hạn chế sử dụng thuốc này. Từ kết quả của những nghiên cứu lâm sàng gần đây với PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) cho thấy giới hạn trên chỉ còn là quá khứ.

PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) được sử dụng để điều trị viêm gan siêu vi B mạn tính và hiện nay người ta đã có nhiều tư liệu, rút ra từ những nghiên cứu lâm sàng giai đoạn II.

Sau 48 tuần (24 tuần điều trị và 24 tuần theo dõi), PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) 180 µg/tuần cho tỉ lệ đáp ứng kết hợp (mất HBeAg, ức chế HBV DNA, men alanine aminotransferases trở về bình thường) 2 lần tốt hơn interferon alfa-2a thông thường.

Độ an toàn và dung nạp PEG interferon alfa-2a (40KD)

Trong các nghiên cứu lâm sàng, bệnh nhân ghi nhận tác dụng ngoại ý của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) tương tự như interferon alfa-2a thông thường, không có tác dụng bất lợi mới nào xuất hiện thêm. Cùng với sự giảm nồng độ tối đa của thuốc trong huyết thanh, số bệnh nhân dùng PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) có triệu chứng giống cảm cúm, nhức đầu, sốt và đau cơ ít hơn số bệnh nhân dùng interferon alfa-2a thông thường.

Sự cải thiện tác dụng ngoại ý và bằng phác đồ một lần/tuần cho thấy PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) là một phương pháp điều trị được dung nạp tốt.

TÓM TẮT

Cải thiện về dược động học của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) cho phép áp dụng phác đồ điều trị một lần/tuần thực sự, với nồng độ thuốc trong huyết thanh có tác dụng điều trị ổn định và kéo dài, mang lại tác dụng kháng siêu vi ổn định và kéo dài trong suốt thời gian dùng một liều thuốc. Điều này dẫn tới tác dụng của PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) có tỉ lệ đáp ứng được cải thiện rõ rệt so với interferon thông thường ở bệnh nhân CHB và CHC. Nồng độ PEG interferon alfa-2a ( 40KD ) trong huyết tương kéo dài cũng có nghĩa là bệnh nhân ít bị tác dụng ngoại ý hơn ví dụ như mệt mỏi, đồng thời dễ có khả năng dung nạp thuốc hơn.