Selank ja Semax: nootrooppiset peptidit neurotieteellisessä tutkimuksessa

Tutkimuskäyttöön. Ei ihmisravinnoksi tai terapeuttiseen käyttöön. FDA tai EMA ei ole hyväksynyt Selankia eikä Semaxia.

Selank ja Semax ovat kaksi synteettistä peptidiä, jotka kehitettiin Venäjän tiedeakatemian molekyyligenetiikan instituutissa. Molemmat rakentuvat lyhyistä natiiveista säätelysekvensseistä. Molempia tutkitaan intranasaalisesti. Ja molempia kutsutaan kirjallisuudessa usein “nootrooppisiksi peptideiksi”, vaikka kyseinen nimitys kuvaa tutkimuskontekstia, ei kliinistä lopputulosta.

Tämä opas vertaa näitä kahta rinnakkain. Se käsittelee sekvenssejä, mekanismeja, antoreittejä, venäläistä tutkimusperinnettä, josta suurin osa primaarikirjallisuudesta on peräisin, sekä sitä, miten tutkijat tavallisesti tutkivat paria yhdessä prekliinisissä malleissa.

Selank vs Semax yhdellä silmäyksellä

Selankista ja Semaxista keskustellaan usein samassa yhteydessä. Ne eivät ole sama molekyyli. Niillä ei ole yhteistä lähtöpeptidiä. Ja niiden ehdotetut mekanismit vaikuttavat eri reseptorijärjestelmiin. Alla oleva taulukko tiivistää keskeiset erot.

Ominaisuus	Selank	Semax
Sekvenssi	Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro	Met-Glu-His-Phe-Pro-Gly-Pro
Lähtöpeptidi	Tuftsin (immunomodulatorinen tetrapeptidi)	ACTH(4-10)-fragmentti (neurotrofinen)
Molekyylipaino	~751 Da	~813 Da
Ensisijainen ehdotettu mekanismi	GABAerginen modulaatio, enkefaliiniaineenvaihdunta	BDNF/NGF-ilmentyminen, MAPK/ERK-signalointi
Keskeiset tutkimusalueet	Anksiolyyttisen kaltainen käyttäytyminen, immuunisignalointi	Aivoverenkierron mallit, kognitiiviset päätetapahtumat
Tutkimuksen antoreitti	Intranasaalinen, subkutaaninen	Intranasaalinen, subkutaaninen
Metioniinijäännös	Ei	Kyllä (Met1, hapettumisherkkä)
Alkuperälaboratorio	Molekyyligenetiikan instituutti, Moskova	Molekyyligenetiikan instituutti, Moskova

Alkuperä: kaksi peptidiä samasta venäläisestä perinteestä

Molemmat peptidit syntyivät samasta tutkimusohjelmasta Moskovassa. Selank suunniteltiin tuftsinista, luonnollisesti esiintyvästä tetrapeptidistä, joka vapautuu IgG-raskasketjun pilkkoutumisesta. Tuftsin tunnetaan immunomodulatorisista vaikutuksistaan. C-terminaalisen Pro-Gly-Pro-laajennuksen lisääminen tuotti Selankin, heptapeptidin, jolla on parantunut metabolinen stabiilius.

Semaxilla oli eri lähtökohta. Varhaisissa adrenokortikotropiinihormonin (ACTH) tutkimuksissa havaittiin, että ACTH(4-10)-fragmentti säilytti neurotrofisen aktiivisuuden riippumatta lisämunuaissteroidien vapautumisesta. Tutkijat lyhensivät ja muokkasivat kyseistä fragmenttia ja sovelsivat sitten samaa Pro-Gly-Pro-stabilointikeinoa. Tuloksena oli Semax.

Tällä yhteisellä taustalla on merkitystä tutkijoille. Molemmilla peptideillä on sama C-terminaalinen laajennus. Molemmat kehitettiin vastustamaan aminopeptidaasien aiheuttamaa hajoamista. Ja molemmat on suunniteltu sen ajatuksen ympärille, että lyhyet peptidit voivat kantaa paljon suurempien lähtömolekyylien säätelysignaalia.

Selankin vaikutusmekanismi

Selankia on tutkittu ensisijaisesti ahdistuneisuuden kaltaisten käyttäytymismallien ja immuunisignaloinnin yhteydessä. Sen ehdotetut mekanismit sisältävät useita erillisiä reittejä.

GABAerginen modulaatio

Julkaistu tutkimus viittaa siihen, että Selank voi vaikuttaa GABAergiseen järjestelmään. Eläinmalleissa tehdyissä tutkimuksissa on raportoitu muutoksia GABA-A-reseptorin alayksikköjen ilmentymisessä Selankin annon jälkeen. Toisin kuin bentsodiatsepiinit, jotka sitoutuvat GABA-A-reseptoreihin suoraan, Selank näyttää vaikuttavan epäsuoran modulaation kautta. Tarkka reseptoritason vuorovaikutus on edelleen tutkittavana.

BDNF-ilmentyminen

Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) on keskeinen neurotrofiini, joka liittyy synaptiseen plastisuuteen. Useissa prekliinisissä tutkimuksissa on raportoitu yhteyksiä Selankin annon ja muuttuneen BDNF mRNA -ilmentymisen välillä tietyillä aivoalueilla. Nämä ovat mRNA-tason havaintoja. Niitä ei tule lukea suorana näyttönä proteiinitason toiminnallisesta muutoksesta.

Enkefaliiniaineenvaihdunta

Selankin on raportoitu estävän entsyymejä, jotka osallistuvat enkefaliinien hajoamiseen. Tämä voisi mahdollisesti pidentää endogeenista opioidipeptidisignalointia ilman suoraa opioidireseptoriin sitoutumista. Tämä mekanismi eroaa klassisesta opioidifarmakologiasta ja on edelleen aktiivinen tutkimusalue.

Semaxin vaikutusmekanismi

Semax-tutkimus keskittyy neurotrofisten tekijöiden säätelyyn ja aivoverenkierron päätetapahtumiin. Sen ehdotetut mekanismit eroavat Selankin mekanismeista.

Neurotrofisten tekijöiden ylössäätely

Julkaistu tutkimus yhdistää Semaxin annon lisääntyneeseen BDNF:n, nerve growth factor (NGF):n ja glial cell line-derived neurotrophic factor (GDNF):n ilmentymiseen prekliinisissä malleissa. Nämä vaikutukset näyttävät toimivan melanokortiinireseptoriin sitoutumisesta riippumatta, vaikka Semaxin lähtösekvenssi on peräisin ACTH:sta. Alavirran signaloinnin on raportoitu sisältävän MAPK/ERK-kaskadeja.

Aivoverenkierron prekliiniset mallit

Semaxia on tutkittu aivoiskemian eläinmalleissa. Julkaistut raportit kuvaavat yhteyksiä pienentyneeseen infarktitilavuuteen ja muuttuneisiin neurologisiin pisteytyksiin näissä malleissa. Nämä löydökset rajoittuvat jyrsijämalleihin, eikä niitä tule ekstrapoloida ihmisten kliinisiin lopputuloksiin.

Transkriptomiset vaikutukset

Geenien ilmentymistutkimuksissa rotan aivoissa on raportoitu, että Semaxin anto vaikuttaa satoihin geeneihin. Mukana olevat reitit kattavat immuunivasteen, neurotransmission ja verisuonitoiminnan. Tämä laajuus on yhdenmukainen sen kanssa, että peptidi vaikuttaa useiden signalointikaskadien ylävirrassa eikä yksittäiseen reseptoriin.

Pro-Gly-Pro-laajennus

Molemmilla peptideillä on C-terminaalinen Pro-Gly-Pro-tripeptidi. Tämä ei ole suunnittelun sattuma. Laajennus vähentää alttiutta aminopeptidaasien pilkkoutumiselle ja pidentää toiminnallista ikkunaa biologisissa järjestelmissä.

Pro-Gly-Pro (PGP) on myös biologisesti aktiivinen itsessään. Sitä on tutkittu itsenäisesti neutrofiilien kemotaksissa ja tulehdussignaloinnissa. Se, vaikuttaako Pro-Gly-Pro-häntä Selankin ja Semaxin profiiliin vai toimiiko se puhtaasti metabolisena suojana, on edelleen avoin kysymys. Annos-vastesuhdetutkimuksia suunnittelevien tutkijoiden tulisi olla tietoisia tästä monitulkintaisuudesta.

Intranasaalinen anto tutkimuksessa

Intranasaalinen anto on hallitseva tutkimusreitti sekä Selankille että Semaxille. Tämä ei ole mukavuuskysymys. Se on suora seuraus näiden peptidien molekyyliominaisuuksista.

Lyhyet peptidit, kuten Selank ja Semax, kohtaavat kaksi ongelmaa systeemisessä annossa. Ensinnäkin plasman peptidaasit pilkkovat ne nopeasti. Toiseksi ne eivät helposti läpäise veri-aivoestettä subkutaanisesti annettuina. Intranasaalinen anto ohittaa molemmat ongelmat. Se toimittaa peptidin suoraan haju- ja kolmoishermoreitteihin ja tarjoaa reitin keskushermostoon, joka välttää ensikierron metabolian.

Tutkijoille tällä on käytännön merkitystä. Tyypilliset intranasaaliset pitoisuudet julkaistuissa protokollissa vaihtelevat välillä 0.1–1.0 mg/mL. Käyttövalmiiksi saatetut liuokset siirretään steriileihin nenäsuihkepulloihin. Annostilavuudet ovat pieniä (usein 50 mikrolitraa sierainta kohden). Myös subkutaanista antoa käytetään, erityisesti kineettisissä tutkimuksissa, joissa systeeminen altistus on päätetapahtuma. Katso laajempi vertailu oppaastamme intranasaalinen vs subkutaaninen biologinen hyötyosuus.

Venäläinen neurotieteen perinne ja länsimainen replikaatio

Suurin osa Selankia ja Semaxia koskevasta primaarikirjallisuudesta tulee venäläisistä instituutioista. Molekyyligenetiikan instituutti, kokeellisen lääketieteen instituutti ja niihin liittyvät ryhmät ovat julkaisseet valtaosan vertaisarvioidusta työstä molemmista peptideistä. Lehdet kuten Bulletin of Experimental Biology and Medicine ja Neuroscience and Behavioral Physiology sisältävät monia näistä löydöksistä.

Länsimainen replikaatio on ollut rajallista. Tämä johtuu osittain rahoituskuviosta. Kummallakaan peptidillä ei ole länsimaista kaupallista sponsoria, joka edistäisi kliinistä kehitystä. Se johtuu myös osittain sääntelykuviosta. Molemmat yhdisteet on hyväksytty lääkkeiksi Venäjällä, mutta niiltä puuttuu EMA- tai FDA-valtuutus. Tämä epäsymmetria tarkoittaa, että Selankin tai Semaxin kanssa työskentelevien tutkijoiden tulisi ristiinverrata alkuperäisiä venäläisiä lähteitä sen sijaan, että he nojaisivat yksinomaan englanninkielisiin katsauksiin. PubMed indeksoi monia näistä artikkeleista, mutta ei kaikkia.

Sama dynamiikka näkyy muissa venäläisen säätelypeptidiperinteen peptideissä, mukaan lukien ne, joita käsitellään oppaassamme neuroprotektiiviset peptidit pitkäikäisyystutkimuksessa.

Selankin ja Semaxin yhdistäminen tutkimuksessa

Tutkijat tutkivat usein Selankia ja Semaxia yhdessä. Perustelu on suoraviivainen. Näillä kahdella peptidillä on erilliset ehdotetut mekanismit. Selankia tutkitaan GABAergisten ja immuunipäätetapahtumien osalta. Semaxia tutkitaan neurotrofisten ja kognitiivisten päätetapahtumien osalta. Yhteisanto antaa tutkijoille mahdollisuuden selvittää, ovatko vaikutukset additiivisia, synergistisiä vai riippumattomia.

Julkaistuissa prekliinisissä tutkimuksissa paria on tarkasteltu käyttäytymismalleissa ja molekyylimarkkeripaneeleissa. Tulokset vaihtelevat mallin ja päätetapahtuman mukaan. Yhdistämisprotokollia suunnittelevien tutkijoiden tulisi suunnitella erilliset vehikkelikontrollit, interaktiotermit tilastolliseen malliinsa ja huolellinen annosvastaavuus peptidien välillä.

Käsittely ja säilytys

Molemmat peptidit toimitetaan lyofilisoituina jauheina. Käyttövalmiiksi saattamiseen käytetään bakteriostaattista vettä. Käyttövalmiiksi saattamattomat viaalit säilytetään -20 C:ssa. Käyttövalmiiksi saattamisen jälkeen liuokset pidetään 2-8 C:ssa ja käytetään tyypillisesti 21-28 päivän kuluessa.

Semaxiin liittyy yksi lisäkäsittelyhuoli. Sen N-terminaalinen metioniini (Met1) on altis hapettumiselle. Valo, lämpö ja hivenmetalli-ionit kiihdyttävät tätä. Meripihkanväriset viaalit ja foliokääre ovat vakiovarotoimia. Selankilta puuttuu metioniini ja se on jonkin verran stabiilimpi vastaavissa olosuhteissa.

Laadunvalvontaa varten tutkijoiden tulisi varmistaa puhtaus HPLC:llä (>=98 percent) ja vahvistaa oikea molekyylipaino massaspektrometrialla. Synteesistä jäänyt trifluoroacetic acid voi vaikuttaa pH-herkkiin kokeisiin, ja se tulisi dokumentoida analyysitodistuksessa. Laajempaa terminologiaa varten katso peptiditutkimuksen terminologia -sanastomme.

Usein kysytyt kysymykset

Onko Selank sama kuin Semax?

Ei. Ne ovat kaksi eri synteettistä peptidiä, joilla on eri sekvenssit, eri lähtömolekyylit ja eri ehdotetut mekanismit. Selank on peräisin tuftsinista, ja sitä tutkitaan GABAergisten ja immuunivaikutusten osalta. Semax on peräisin ACTH-fragmentista, ja sitä tutkitaan neurotrofisten tekijöiden ilmentymisen osalta. Niitä yhdistää vain C-terminaalinen Pro-Gly-Pro-stabilointilaajennus ja sama alkuperäinen tutkimusperinne.

Miten Selankia ja Semaxia annetaan tutkimuksessa?

Molemmat peptidit annetaan prekliinisissä tutkimuksissa pääasiassa intranasaalisesti. Tämä reitti ohittaa ensikierron metabolian ja tarjoaa suoran nenästä aivoihin -toimituksen haju- ja kolmoishermoreittien kautta. Myös subkutaanista antoa käytetään, erityisesti farmakokineettisissä tutkimuksissa. Tyypilliset intranasaaliset tutkimuspitoisuudet vaihtelevat välillä 0.1–1.0 mg/mL.

Mikä on Selankin molekyylipaino?

Selankin molekyylipaino on noin 751 Da. Sen sekvenssi on Thr-Lys-Pro-Arg-Pro-Gly-Pro. Massaspektrometria on vakiomenetelmä varmistukseen, ja tutkimuslaatuinen materiaali tulisi ristiintarkistaa odotettua monoisotooppista massaa vasten.

Läpäiseekö Semax veri-aivoesteen?

Intranasaalisesti annettuna Semaxin on raportoitu saavuttavan keskushermostokudosta haju- ja kolmoishermoreittien kautta, mikä on eri reitti kuin klassinen veri-aivoesteen kuljetus. Systeeminen anto kohtaa tavanomaiset peptidaasi- ja estehaasteet, joita lyhyillä peptideillä esiintyy. Julkaistu tutkimus on tarkastellut molempia reittejä.

Ovatko Selank ja Semax FDA:n hyväksymiä?

Ei. Selankilla eikä Semaxilla ei ole FDA- tai EMA-hyväksyntää. Molemmat on hyväksytty lääkkeiksi Venäjällä, missä ne kehitettiin molekyyligenetiikan instituutissa. EU:ssa ja Yhdysvalloissa ne ovat saatavilla vain tutkimuskäyttöön synteettisinä peptideinä. Ne eivät ole hyväksyttyjä lääkkeitä mihinkään ihmisen käyttöaiheeseen näillä lainkäyttöalueilla.

Voiko Selankia ja Semaxia yhdistää tutkimusprotokollissa?

Kyllä, ja monissa julkaistuissa tutkimuksissa näitä kahta peptidiä annetaan yhdessä. Niiden erilliset ehdotetut mekanismit (GABAerginen verrattuna neurotrofiseen) tekevät niistä luontevan parin prekliiniseen työhön, jossa halutaan tutkia useita reittejä yhdessä kokeessa. Yhdistämisprotokollia suunnittelevien tutkijoiden tulisi sisällyttää erilliset vehikkelikontrollit ja sovittaa annokset huolellisesti.

Tutkimuslaatuinen materiaali CertaPeptidesiltä

CertaPeptides toimittaa molempia peptidejä tutkimusviaaleina, joiden HPLC-puhtaus on >=99 percent ja joiden mukana on eräkohtaiset analyysitodistukset. Saatavilla oleviin formaatteihin kuuluvat Selank 5 mg, Selank 10 mg, Semax 5 mg, Semax 10 mg sekä yhdistetty Semax + Selank Blend 20 mg tutkijoille, jotka toteuttavat yhdistämisprotokollia.

Tiukasti tutkimuskäyttöön. Ei ihmisravinnoksi tai terapeuttiseen käyttöön. Kumpaakaan yhdistettä ei ole hyväksynyt FDA tai EMA mihinkään kliiniseen käyttöaiheeseen. Termi “nootrooppinen” tässä artikkelissa kuvaa tutkimuskontekstia, ei kliinistä lopputulosta tai lääketieteellistä väitettä.

Viitteet

1. Uchakina ON, et al. (2008). Immunomodulatory effects of Selank in patients with anxiety-asthenic disorders. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 145(2), 225-227. PMID: 18577280.
2. Ashmarin IP, et al. (1997). Regulatory peptides in cognitive processes. Neuroscience and Behavioral Physiology, 27(3), 261-267. PMID: 9469267.
3. Medvedev VE, et al. (2013). Anxiolytic effect of Selank and its metabolites. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 156(2), 163-166. PMID: 23847065.
4. Eremin KO, et al. (2004). Semax and Selank affect the behavior of rats in the open field test. Bulletin of Experimental Biology and Medicine, 137(3), 257-260. PMID: 15232644.
5. Kozlovskii II, Danchev ND. (2003). Optimizing effects of cortexin and Semax on the learning and memory processes in rats. Neuroscience and Behavioral Physiology, 33(4), 369-372. PMID: 12783168.