Analysis of the effect of polyethylene glycol on immune cells and HepG2 cells

Glikol polietylenowy (PEG) był i nadal jest najczęściej wykorzystywanym polimerem stosowanym celem poprawy efektywności dostarczania i skuteczności terapeutyków. Sprzęganie białek, peptydów, leków drobnocząsteczkowych i nanocząstek z PEG poprawia ich profile farmakokinetyczne. Modyfikacja ta zwiększa rozpuszczalność i pozwala na wydłużenie czasu półtrwania farmaceutyków we krwi, dzięki zmniejszonej szybkości klirensu nerkowego, a osłabieniu interakcji nanoleków z układem odpornościowym. Ponadto, przyłączenie PEG zwiększa stabilność terapeutyków, zapobiegając ich agregacji i chroniąc przed działaniem enzymów. Jednakże na przestrzeni ostatnich lat wiele badań oraz obserwacje kliniczne wykazały, że PEG nie jest obojętny dla organizmu i może on aktywować układ immunologiczny. Po podaniach PEGylowanych środków leczniczych zaobserwowano produkcję przeciwciał anty-PEG, a także aktywację dopełniacza oraz reakcje nadwrażliwości, w tym anafilaksję i pseudoalergię, których przyczynę przypisuje się obecności PEG na powierzchni farmaceutyków. Zdarzenia te mogą prowadzić do przedwczesnego uwalniania leku, obniżenia skuteczności terapii oraz wpływać na bezpieczeństwo jej stosowania. Aby zapewnić najwyższe bezpieczeństwo pacjentom przyjmującym PEGylowane terapeutyki i dalej móc stosować PEG do modyfikacji leków i nanonośników konieczna jest ponowna ocena bezpieczeństwa stosowania PEG i jego wpływu na organizm, ze szczególnym uwzględnieniem komórek i tkanek najbardziej narażonych na jego działanie. Przedmiotem tej pracy jest ocena wpływu wolnego PEG oraz PEG z przyłączoną grupą metylową (mPEG) o różnych masach cząsteczkowych na mysie i ludzkie komórki immunologiczne oraz komórkowy model hepatocytów.

Polyethylene glycol (PEG) has been and continues to be the most widely used polymer used to improve therapeutics' delivery efficiency and effectiveness. Conjugation of proteins, peptides, small molecule drugs, and nanoparticles with PEG improves their pharmacokinetic profiles. This modification increases the solubility and prolongation of the half-life of the therapeutics in the blood due to the reduced rate of renal clearance and the evasion of the immune system, especially phagocytic cells, by hindering the opsonization of introduced compounds. In addition, the attachment of PEG increases the stability of therapeutics, preventing their aggregation and protecting against the action of enzymes. However, many recent studies and clinical observations have shown that PEG is not indifferent to the body and can activate the immune system. Following the administration of PEGylated therapeutics, the production of anti-PEG antibodies has been observed, as well as complement activation and hypersensitivity reactions, including anaphylaxis and pseudoallergy, which are attributed to the presence of PEG on the surface of the therapeutics. These events can lead to premature release of the drug, reduce the effectiveness of therapy, affect its safety, and increase side effects. To ensure the highest safety for patients taking PEGylated therapeutics and to be able to use PEG to modify drugs and nanocarriers, it is necessary to reassess the safety of using PEG and its impact on the body, with particular emphasis on the cells and tissues most exposed to its effects. The subject of this work is evaluating the impact of free PEG and PEG with a methyl group (mPEG) of different molecular weights on the mouse and human immune cells and a cellular model of hepatocytes.