# Glycoengineering of Therapeutic Peptides for Improved Treatment of Human Diseases

> **NIH NIH R01** · UNIVERSITY OF COLORADO · 2021 · $333,520

## Abstract

Project Summary   
 
Peptides  are  now  widely  used  to  treat  human  diseases  and  represent  a  fast-­growing  class  of  therapeutics  in 
the biopharmaceutical market. In general, peptides have the advantages of high specificity and potency but the 
disadvantages  of  being  susceptible  to  aggregation  and  proteolytic  degradation.  Because  of  these  drawbacks, 
therapeutic  peptides  are  often  administered  through  injections  and,  in  order  to  maintain  sufficient  levels  of 
circulating  biologically  active  peptides,  such  injections  are  often  frequent.  This  makes  the  treatment  process 
expensive,  inconvenient,  and  occasionally  dangerous  to  patients,  particularly  during  long-­term  treatment  of 
chronic diseases. To address these issues, many attempts have been made to develop less invasive routes for 
peptide  administration.  By  selectively  retarding  drug  release  in  the acidic  environment of  the  stomach  through 
the  use  of  pH  sensitive  polymers,  peptides  can  now  be  efficiently  conveyed  to  the  small  intestine,  where  the 
majority  of  drug  absorption  occurs  after  oral  delivery.  The  absorption  of  peptides  in  the  small  intestine  is  not, 
however,  free  of  challenges.  For  example,  self-­association  and  degradation  by  proteases  located  in  the  small 
intestinal lumen can significantly lower the bioavailability of peptides. 
 Recently,  we  have  demonstrated  that  almost  all  of  the  relevant  physical  properties  of  peptides  can  be 
altered  by  attaching  particular  glycans  to  flexible  or  fragile  regions.  Based  on  these  results,  we  hypothesize 
that  better  guidelines  of  using  glycans  in  peptide  engineering  can  be  developed  by  deeply  examining  the 
effects of glycosylation on two representative therapeutic peptides: human insulin and glucagon-­like peptide-­1 
(GLP-­1).  The  objective  of  our  proposed  research  is  to  test  this  hypothesis  through  chemical  synthesis  and 
biological characterization of collections of differently O-­glycosylated insulin and GLP-­1 variants. We will begin 
our study by investigating how O-­linked glycans modulate various properties of insulin. This will be achieved by 
designing,  quantifying  and  then  comparing  the  properties  of  a  library  of  synthetically  prepared,  pure,  and 
homogeneous  insulin  glycoforms  with  systematic  variations  in  glycosylation  patterns  (glycosylation  sites, 
glycan  sizes  and  structures)  and/or  amino  acid  sequences.  In  the  second  part  of  the  study,  we  will  use  a 
similar strategy to evaluate the effects of O-­glycosylation on the properties of GLP-­1.  
The proposed study is one of the first attempts to develop a rational approach to glycoengineer therapeutic 
peptides with a focus on O-­glycosylation. The results of the proposed research are expected to lead to a better 
understanding of peptide glycoengineering, O-...

## Key facts

- **NIH application ID:** 10212388
- **Project number:** 5R01EB025892-04
- **Recipient organization:** UNIVERSITY OF COLORADO
- **Principal Investigator:** TAREK SAMMAKIA
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $333,520
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2018-08-01 → 2024-04-30

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10212388

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10212388, Glycoengineering of Therapeutic Peptides for Improved Treatment of Human Diseases (5R01EB025892-04). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10212388. Licensed CC0.

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*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*