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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.9.2020.tde-17122021-175912
Document
Author
Full name
Eloisa Guedes Cavichon
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Title in Portuguese
Estudo da estabilidade e peguilação de L-asparaginase em soluções aquosas de líquidos iônicos de imidazólio
Abstract in Portuguese
A enzima L-asparaginase de Escherichia coli (ASNase) é um biofármaco indicado para o tratamento de leucemia linfoblástica aguda, mas que pode causar reações de hipersensibilidade nos pacientes tratados. Na tentativa de amenizar esse efeito, foi desenvolvida a PEG-ASNase (enzima conjugada com polietilenoglicol) que apresenta a vantagem de ser menos imunogênica e ter maior meia-vida biológica. Mais recentemente, novas abordagens têm sido desenvolvidas visando aprimorar os processos de PEGuilação por meio de reações sítio dirigidas, por exemplo N-terminal, a fim de promover maior similaridade lote a lote e controle das características farmacocinéticas e farmacodinâmicas do biofármaco. Porém, existe ainda uma limitação associada à hidrólise do PEG reativo, desta forma surge a necessidade de procurar solventes alternativos para a PEGuilação que permitam manter a estabilidade das proteínas, aumentar o rendimento de PEGuilação e a estabilidade do PEG reativo. Nesse trabalho, líquidos iônicos foram investigados como solventes alternativos para a peguilação N-terminal de PEG-ASNase. Para tal, a estabilidade de ASNase em Lis foi investigada em LIs da família metil-imidazol, analisando a influência do aumento da cadeia alquílica e de diferentes ânions. A estabilidade da ASNase é favorecida quando em contato com Lis relativamente hidrofóbicos ([C2mim]Cl, [C4mim]Cl e [C6mim]Cl), mas sua a atividade é prejudicada quando o LI é muito polar, como o [C4mim][(CH3)2PO4] ou anfifílico como o [C12mim]Cl. Apesar de seu efeito desnaturante, o [C4mim][(CH3)2PO4] resultou no maior rendimento da reação de PEGuilação da ASNase (56%) quando empregado a 75% e a reação realizada em 10 min. O [C4mim]Cl resultou em rendimento semelhante ao tampão fosfato (~ 49%), mas ambos os LIs reduziram a poliPEGuilação. Portanto, os Lis [C4mim]Cl e [C4mim][(CH3)2PO4] fornecem uma alternativa viável à reação de PEGuilação pela redução na formação de espécies poliPEGuiladas, o que facilitaria os processos de purificação e permitiria maior controle lote a lote da reação, bem como pelo aumento do rendimento da reação no caso do [C4mim][(CH3)2PO4].
Title in English
Study of the stability and pegylation of L-asparaginase in aqueous imidazole ionic liquid solutions
Abstract in English
Escherichia coli L-asparaginase enzyme (ASNase) is a biopharmaceutical indicated for the treatment of acute lymphoblastic leukemia, but may cause hypersensitivity in the patients used. In an attempt to alleviate this effect, PEG-ASNase (polyethylene glycol conjugated enzyme) was developed, which has the advantage of being less immunogenic and having a longer biological half-life. More recently, new approaches have been applied to improve PEGylation processes through targeted sites, for example N-terminal, in order to promote greater similarity to the batch and control of the pharmacokinetic and pharmacodynamic characteristics of the biopharmaceutical. However, there is still a limitation associated with reactive PEG hydrolysis, thus increasing the need to look for alternative PEGylation solvents to maintain protein stability, increase PEGylation yield and use reactive PEG. In this work, ions were investigated as alternative solvents for the N-terminal PEG-ASNase. For example, a stability of ASNase in ILs was investigated in imidazole ILs by analyzing the influence of increased alkyl chain and different anions. ASNase stability is enhanced when in contact with relatively hydrophobic ILs ([C2min]Cl, [C4min]Cl and [C6min]Cl), but its activity is impaired when very polar ILs such as [C4min][(CH3)2PO4] or amphiphilic as [C12mim]Cl. Despite its denaturing effect, [C4min][(CH3)2PO4] resulted in higher yield of ASNase PEGylation reaction (56%) when employed at 75% and reaction performed in 10 min. [C4min]Cl yielded similar phosphate buffer yield (~ 49%), but both ILs reduced polyPEGylation. Therefore, [C4min]Cl and [C4min][(CH3)2PO4] Ils may use a viable alternative to the PEGylation reaction and reduce the formation of polyPEGylated species, or that facilitate purification processes and allow for greater batch use of the solution, as well as increased reaction yield in the case of [C4min][(CH3)2PO4]
 
Publishing Date
2021-12-20
 
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