Metoda PEGylacji polega na kowalencyjnym przyłączaniu glikolu polietylenowego do struktury substancji aktywnej leku, w celu przedłużenia jego działania w ustroju. Technologia ta po raz pierwszy została zastosowana na przełomie lat 50 i 60 XX w. W 1970r., Frank F. Davis użył glikolu polietylenowego w celu modyfikacji białek, natomiast 10 lat później powstała firma Enzon, wprowadzająca tę metodę do produkcji cząsteczek aktywnych. PEGylowana deaminaza adenozynowa (1990r.), stanowi pierwszy preparat medyczny stworzony w oparciu o pegylację, w leczeniu ciężkiego złożonego niedoboru odporności (ang. severe combined immunodeficiency – SCID).

Glikol polietylenowy (ang. polyethylene glicol – PEG) to polimerowy związek polieterowy, złożony z powtarzających się jednostek tlenku polietylenowego. Związek zdolny jest utworzyć wiązanie z kilkoma rodzajami grup funkcyjnych. Używany jest głównie do oddziaływania ze strukturami peptydowymi bądź białkowymi, poprzez reakcje alkilacji lub acetylacji. Przy zastosowaniu specyficznych chemicznych lub enzymatycznych metod możliwe jest jego wiązanie również z grupami tiolowymi, hydroksylowymi czy amidowymi. Umożliwia to miejscowo – specyficzną pegylację zwiększającą różnorodność tworzonych preparatów.

Zastosowanie tej metody, przede wszystkim w przypadku cząsteczek peptydowych jest uzasadnione, ponieważ wpływa na wytworzenie korzystnych zmian powiązanych z szybkością dostarczania, okresem półtrwania czy zmniejszeniem odpowiedzi immunologicznej. Dołączenie do cząsteczek białkowych glikolu polietylenowego skutkuje ’’maskowaniem” epitopów antygenowych, co przyczynia się do redukcji klirensu endoplazmatycznego oraz zmniejszeniem rozpoznawania przez komórki układu odpornościowego. Zwiększenie wielkości cząsteczki aktywnej, wpływa również na obniżenie poziomu filtracji oraz wydalania nerkowego, w konsekwencji pozytywnie koreluje z biodostępnością preparatu. Poprzez dołączenie cząsteczek PEG, jesteśmy w stanie redukować oddziaływania z enzymami proteolitycznymi. Przedłużona w ten sposób aktywność biologiczna związku, daje szansę na ograniczenie częstości dawkowania takiego leku, przy utrzymaniu właściwości oraz skuteczności działania.

Opisywana metoda mimo tego, iż w istotny sposób podwyższa skuteczność stosowanej terapii, posiada również pewne ograniczenia oraz wady. Z jednej strony zwiększenie rozmiaru cząsteczki utrudnia jej eliminację z organizmu co wydłuża jej działanie w organizmie. Jednak z drugiej strony, wiązanie do PEG cząsteczek wody, wpływa zwiększenie polarności takiego związku, co negatywnie oddziałuje z jego przepuszczalnością poprzez błony komórkowe. Ważny problem w przypadku pegylacji cząsteczek białkowych stanowi możliwość ich akumulacji w obrębie wątroby, co może prowadzić do zaburzeń przemian związków oraz funkcjonowania tego narządu.

Metoda PEGylacji testowana jest już od ponad 20 lat. Na rynku farmaceutycznym dostępnych jest kilka preparatów dostosowanych w terapii różnych schorzeń, m. in. wirusowego zapalenia wątroby typu C, akromegalii, białaczki limfoblastycznej, stwardnienia rozsianego czy zwyrodnienia plamki żółtej oka.