蔣鏡清, 符 玲, 談夢(mèng)璐, 陳圣福

(1. 浙江大學(xué) 化學(xué)工程與生物工程學(xué)院, 浙江 杭州 310027)

1 前 言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人口老齡化的加劇，糖尿病患者人數(shù)飛速增長(zhǎng)。國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(IDF)于 2019 年公布的第9 版全球糖尿病患者分布地圖顯示，2019 年全球20～79 歲的糖尿病患病人數(shù)約為4.63 億，預(yù)計(jì)2045 年糖尿病患病人數(shù)將增長(zhǎng)到7 億[1]。龐大的患病群體、慢性疾病長(zhǎng)期用藥的特征使得糖尿病用藥成為全球第二大市場(chǎng)。Ⅱ型糖尿病患者數(shù)在糖尿病患者總數(shù)中占比約為95%。胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)作為治療Ⅱ型糖尿病(T2DM)的重要靶點(diǎn)之一，具有治療效果明顯，半衰期短，容易被清除等特點(diǎn)，因此，GLP-1 長(zhǎng)效受體激動(dòng)劑的開發(fā)已成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。一些已上市的GLP-1 類似物也因優(yōu)秀的治療效果與安全性在近幾年得到快速發(fā)展。GLP-1 類似物藥物在全球糖尿病藥物的市場(chǎng)份額，從2015 年的10%飛速增長(zhǎng)到2017 年的16%。但由于GLP-1 類似物藥物主要被諾和諾德和禮來(lái)等制藥巨頭壟斷，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額仍很小。因此，本文總結(jié)GLP-1 類似物的研究進(jìn)展，分析現(xiàn)有GLP-1 類藥物在臨床應(yīng)用中存在的問(wèn)題，有助于確立未來(lái)長(zhǎng)效GLP-1 類似物的發(fā)展方向。

2 GLP-1 及其治療T2DM 作用機(jī)制

GLP-1 是腸促胰素的一種，它由胰高血糖素原酶切所得，如圖1 所示。胰高血糖素原是一種由 160 個(gè)氨基酸組成的肽類激素，存在于腸L 細(xì)胞或大腦中，它在被前蛋白轉(zhuǎn)化酶 1(PC1)切割后[2-3]，裂解為 78-107 和78-108 這 2 種不同存在形式的GLP-1。第1種形式是30個(gè)氨基酸組成的GLP-1的酰胺化形式，即 GLP-1(7–36)酰胺[4]；第 2 種形式是甘氨酸延伸成的31 肽形式，即GLP-1(7–37)的，如圖2 所示。人體中大部分有效GLP-1以GLP-1(7–36)酰胺的形式存在[4-7]。

圖1 GLP-1 來(lái)源示意圖Fig.1 Schematic diagram of GLP-1 formation

圖2 GLP-1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)示意圖Fig.2 Schematic diagram of GLP-1 structure

研究表明，GLP-1 中的 His7、Gly10、Phe12、Thr13、Asp15、Phe28 和 Ile29 是影響 GLP-1 與GLP-1受體(GLP-1R)結(jié)合主要的氨基酸位點(diǎn)，而His7, Gly10, Asp15 和Phe28 是激活GLP-1R 主要的氨基酸位點(diǎn)[8]。GLP-1 分布在腸道、血液、肝臟和大腦中，在被二肽基肽酶-IV(DPP-IV)識(shí)別后，會(huì)被切割成GLP-1(9-36)酰胺而迅速失效[9-13]。除了DPP-IV，肽鏈內(nèi)切酶24.11(NEP 24.11)也會(huì)參與GLP-1 的降解[14]。同時(shí)，GLP-1還會(huì)快速被腎清除[15]。因此，天然GLP-1 在體內(nèi)的半衰期通常只有2～3 min。

圖3 GLP-1 作用機(jī)理示意圖Fig.3 Schematic diagram of GLP-1 functioning mechanism

正常人血液中的GLP-1 濃度表現(xiàn)出晝夜節(jié)律，白天比夜晚更高[16]，口服攝入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)會(huì)促進(jìn)GLP-1分泌[17-18]，從而促進(jìn)胰島素分泌，除此之外，口服攝入蛋白質(zhì)還可促進(jìn) GLP-1 合成[19]。與正常人不同，Ⅱ型糖尿病患者與正常人相比，在口服攝入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后，GLP-1 釋放能力下降，腸促胰素作用明顯減弱。研究表明，除了GLP-1 分泌減少之外，GLP-1R 敏感性降低，腎小球內(nèi)皮細(xì)胞中DPP-IV 的過(guò)度活躍，也可能是潛在的Ⅱ型糖尿病的致病機(jī)理[20]。因此，靜脈注射GLP-1 可以幫助Ⅱ型糖尿病患者提高體循環(huán)中的GLP-1 含量，從而控制血糖。GLP-1 控制血糖的機(jī)理是通過(guò)作用GLP-1R 實(shí)現(xiàn)的，在胰島β 細(xì)胞中[21]，GLP-1 通過(guò)與GLP-1R 結(jié)合，使細(xì)胞膜去極化，并最終導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+水平升高和細(xì)胞內(nèi)胰島素釋放，具體機(jī)理如圖3 所示。GLP-1 在與GLP-1R 結(jié)合后會(huì)激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)，激活后的AC 會(huì)刺激ATP向環(huán)磷酸腺苷(cAMP)轉(zhuǎn)化，從而提高cAMP 濃度，cAMP 進(jìn)一步激活蛋白激酶A(PKA)和鳥嘌呤核苷酸交換因子(Epac2)。激活后的PKA 一方面可以關(guān)閉ATP 依賴的K+通道，使細(xì)胞膜去極化，另一方面，可以激活電壓依賴的Ca2+通道，使Ca2+內(nèi)流并產(chǎn)生動(dòng)作電位[22]，此外，PKA 還可以通過(guò)激活三磷酸肌醇(IP3)促進(jìn)Ca2+釋放。而激活后的Epac2 可以進(jìn)一步激活Ras 蛋白1(Rap1)和磷脂酶C(PLC)，從而激活I(lǐng)P3 和二酰甘油(DAG)途徑，促進(jìn)Ca2+釋放[23]。所有這些途徑都會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度增加，從而促進(jìn)線粒體合成ATP，使胰島素顆?？梢酝ㄟ^(guò)胞吐的形式釋放到血液中。值得注意的是，GLP-1 的促胰島素分泌作用具有血糖依賴性，如圖，葡萄糖也會(huì)關(guān)閉 ATP 依賴的K+通道，使細(xì)胞膜去極化，激活 Ca2+通道，導(dǎo)致Ca2+濃度升高，從而促進(jìn)胰島素顆粒胞吐釋放。研究表明，當(dāng)葡萄糖或GLP-1 單獨(dú)作用時(shí)都不能影響膜電位變化及細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度，只有二者同時(shí)存在，才有激活效應(yīng)。此外，GLP-1 在Ⅱ型糖尿病患者的胰腺中還具有營(yíng)養(yǎng)作用，可以抑制胰島β 細(xì)胞凋亡，促進(jìn)胰島β 細(xì)胞增殖。

3 GLP-1 類似物研究現(xiàn)狀

表1 全球已上市的GLP-1 類似物Table 1 GLP-1 analogues available in the market

3.1 已上市GLP-1 類藥物開發(fā)技術(shù)

圖4 GLP-1 類似物的開發(fā)策略Fig.4 Strategies employed for GLP-1 analogue development

已上市GLP-1類藥物主要包括貝那魯肽、艾塞那肽、利拉魯肽、利西那肽、聚乳酸-羥基乙酸共聚物(PLGA)包載的長(zhǎng)效艾塞那肽、阿必魯肽、杜拉魯肽、索馬魯肽、聚乙二醇洛賽那肽注射液和口服索馬魯肽[24]，如表 1所示。除了口服索馬魯肽是以口服的形式給藥，其余都是通過(guò)皮下注射給藥。皮下注射的GLP-1 類藥物，已從一天多次的劑型向長(zhǎng)效劑型發(fā)展，上述藥物前4 種分別為1 天3 次、1 天2 次、1 天 1 次、1 天 1 次劑型，后 5種為周劑型。GLP-1 類藥物的開發(fā)策略如圖4 所示，主要分為3 種：1) 通過(guò)改變第8 位氨基酸，從而阻止DPP-IV 的剪切；2) 通過(guò)引入脂肪酸鏈(2a)，使脂肪酸與白蛋白結(jié)合，從而減緩腎清除，或者通過(guò)GLP-1 與白蛋白等大分子融合，或與PEG共價(jià)結(jié)合(2b)，從而減緩腎消除；3) 通過(guò)皮下緩釋來(lái)維持血藥濃度。艾塞那肽、利西那肽采用了策略1，利拉魯肽采用了策略2a，索馬魯肽采用了策略1 和策略2a，聚乳酸-羥基乙酸共聚物包載的長(zhǎng)效艾塞那肽采用了策略1 與策略3，聚乙二醇洛賽那肽、阿必魯肽、杜拉魯肽采用了策略1, 2b, 3。長(zhǎng)效釋放的機(jī)理主要分為2 類：第1 類是只通過(guò)皮下緩釋，如聚乳酸-羥基乙酸共聚物微球包載的長(zhǎng)效艾塞那肽；第2類是通過(guò)皮下緩釋，再輔以血液中的長(zhǎng)循環(huán)機(jī)制，如杜拉魯肽、阿必魯肽和聚乙二醇修飾洛賽那肽。由于人體對(duì)皮下駐留藥物存在免疫反應(yīng)，因此上述長(zhǎng)效釋放劑型都面臨了免疫反應(yīng)的挑戰(zhàn)。

3.2 已上市GLP-1 類藥物生產(chǎn)技術(shù)

圖5 GLP-1 類似物生產(chǎn)技術(shù)Fig.5 Production techniques of GLP-1 analogues

GLP-1 長(zhǎng)效類似物的生產(chǎn)技術(shù)可以分為3 類，如圖5 所示，分別是基因重組技術(shù)、全合成技術(shù)和半合成技術(shù)。其中，基因重組技術(shù)是通過(guò)將重組基因片段導(dǎo)入微生物或動(dòng)植物等宿主細(xì)胞內(nèi)，表達(dá)得到目標(biāo)多肽的生產(chǎn)技術(shù)?，F(xiàn)有生產(chǎn)技術(shù)中一般用天然氨基酸培養(yǎng)宿主細(xì)胞，因此基因重組技術(shù)適用于不含有非天然氨基酸或其他修飾基團(tuán)，且空間構(gòu)象較為復(fù)雜的GLP-1類似物。例如，葛蘭素史克的阿必魯肽和禮來(lái)的杜拉魯肽在原研專利中采用的生產(chǎn)技術(shù)都是基因重組技術(shù)?；蛑亟M技術(shù)雖然前期研發(fā)投入成本較高，但后期可以進(jìn)行大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)成本較化學(xué)合成技術(shù)低，不足之處在于發(fā)酵工藝后的純化難度較大，得到的產(chǎn)品純度相對(duì)較低，質(zhì)量控制要求較高。

在生產(chǎn)含有非天然氨基酸或其他修飾結(jié)構(gòu)的GLP-1 類似物時(shí)，可以根據(jù)獲得中間體多肽主鏈(有效活性成分)的方法進(jìn)行分類，將生產(chǎn)技術(shù)分為全合成技術(shù)和半合成技術(shù)。全合成技術(shù)是通過(guò)化學(xué)合成方法得到中間體多肽主鏈，再將得到的多肽主鏈為原料，進(jìn)一步化學(xué)修飾多肽主鏈。而半合成技術(shù)則是采用基因重組方法得到中間體多肽主鏈。多肽的化學(xué)合成方法主要運(yùn)用固相合成法，并結(jié)合液相合成連接較短的多肽鏈，提高目標(biāo)多肽的收率。固相合成技術(shù)是一種按照已有氨基酸序列，在高分子樹脂上依次將側(cè)鏈和一端帶有保護(hù)基團(tuán)的氨基酸循環(huán)縮合和脫端基保護(hù)的合成技術(shù)，簡(jiǎn)化了分離過(guò)程，并結(jié)合液相色譜分離技術(shù)，可以得到純度相對(duì)較高的產(chǎn)品，不足之處在于相對(duì)基因重組技術(shù)其生產(chǎn)成本較高。如圖4 所示，索馬魯肽的8 位氨基酸為2-氨基異丁酸(Aib)，聚乙二醇洛賽那肽第8 位為D-丙氨酸(D-Ala)，都屬于非天然氨基酸，因此，索馬魯肽和聚乙二醇洛賽那肽的多肽主鏈在生產(chǎn)時(shí)，一般只采用固相合成技術(shù)。不同于索馬魯肽和聚乙二醇洛賽那肽的多肽主鏈，利拉魯肽主鏈由于不含非天然氨基酸，既可以采用基因重組技術(shù)，又可以采用固相合成技術(shù)得到。在利拉魯肽的原研專利中，諾和諾德采用的是半發(fā)酵半合成技術(shù)，通過(guò)酵母表達(dá)得到利拉魯肽主鏈，再通過(guò)化學(xué)修飾得到利拉魯肽。在國(guó)內(nèi)，除了九源基因申請(qǐng)的專利中采用半合成技術(shù)(通過(guò)大腸桿菌表達(dá)得到利拉魯肽主鏈)，其他利拉魯肽仿制藥的專利中多數(shù)采用全合成法。一方面，半合成技術(shù)相對(duì)于全合成技術(shù)，發(fā)酵工藝后的純化難度大，保持一致性比較困難，另一方面，由于國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理局不同審批途徑的要求不同，采用全合成技術(shù)生產(chǎn)利拉魯肽可以按照6 類化學(xué)藥進(jìn)行申報(bào)，審批通過(guò)后只需要給出生物等效性相關(guān)數(shù)據(jù)，不需要進(jìn)行臨床試驗(yàn)，而采用半合成技術(shù)生產(chǎn)利拉魯肽需要按照10 類生物藥進(jìn)行申報(bào)。因此，臨床試驗(yàn)、生產(chǎn)審批所需的時(shí)間、金錢成本都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于6 類化學(xué)藥的申報(bào)。

為了保留原有中間體多肽主鏈的生物活性，進(jìn)一步的化學(xué)修飾往往在特定位點(diǎn)氨基酸的側(cè)鏈進(jìn)行烷基化或PEG 化。利拉魯肽、索馬魯肽，采用?；磻?yīng)在26 位賴氨酸殘基上接上谷氨酸介導(dǎo)的十六碳酸或十八碳酸；聚乙二醇洛賽那肽，采用巰基與雙鍵的點(diǎn)擊反應(yīng)在C 端半胱氨酸殘基上接上帶有雙鍵官能團(tuán)的聚乙二醇。

3.2.1 艾塞那肽

艾塞那肽的結(jié)構(gòu)和Gila 毒蜥唾液中天然肽Exendin-4 的結(jié)構(gòu)一樣，如圖4 所示。但與天然GLP-1 只有50%的同源性，采用了圖4 中的策略1，將8 位氨基酸改成了Gly，從而阻斷了DPP-IV 的酶切位點(diǎn)。其采用固相合成多肽技術(shù)得到。血漿半衰期約為2～4 h[25-26]，在皮下給藥后迅速吸收，并在被DPP- IV 水解降解后通過(guò)腎臟消除[27]。它在早餐和晚餐前60 min 服用，主要作用是減少餐后血漿葡萄糖(PPG)[28]。艾塞那肽可使糖化血紅蛋白(HbA1c)長(zhǎng)期維持在正常值，逐步減輕體重。同時(shí)，在服用該藥物長(zhǎng)達(dá)3～4 a的患者中，血脂狀況得到改善[29]。

艾塞那肽最常見的不良反應(yīng)是惡心和嘔吐。40%～60% 的臨床患者中檢驗(yàn)出了抗艾塞那肽抗體。在聯(lián)用艾塞那肽和胰島素時(shí)會(huì)發(fā)生低血糖事件[30]。

3.2.2 利拉魯肽

利拉魯肽與天然 GLP-1 有 97% 的同源性，采用了圖4 中的策略2a，34 位氨基酸被Arg 取代，26位引入了一個(gè) Glu 介導(dǎo)的棕櫚酸[31]，該棕櫚酸可以與血漿中的白蛋白可逆性結(jié)合，從而減緩腎消除[32]。利拉魯肽的生產(chǎn)技術(shù)主要有半發(fā)酵半合成技術(shù)和全合成技術(shù)，其中，原研專利中諾和諾德采用的是半發(fā)酵半合成技術(shù)，而其仿制藥的專利中多數(shù)采用全合成法。利拉魯肽半衰期11～13 h，在皮下給藥后，經(jīng)腎途徑清除。臨床上用于血糖與體重的控制。利拉魯肽與傳統(tǒng)降糖藥物格列美脲的降糖效果相似[33]。

由于利拉魯肽與天然GLP-1 具有97% 的同源性，因此在3 期臨床研究中檢驗(yàn)出抗體的發(fā)生率相對(duì)較低，10% 以下的個(gè)體中檢測(cè)到抗體水平升高[34]。不良反應(yīng)包括惡心和嘔吐，T2DM 患者體重過(guò)度下降及與傳統(tǒng)降糖藥物聯(lián)用時(shí)的低血糖事件。

3.2.3 長(zhǎng)效艾塞那肽

長(zhǎng)效艾塞那肽是艾塞那肽的一種緩釋制劑，它采用了圖4 中的策略3，通過(guò)復(fù)乳溶劑揮發(fā)法(W/O/W)或凝聚法(W/O/O)制備聚乳酸-羥基乙酸共聚物微球包載的艾塞那肽。該微球通過(guò)擴(kuò)散和降解，釋放出藥物[35]，從而實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間緩慢而穩(wěn)定的血藥濃度。長(zhǎng)效艾塞那肽每周注射一次，微球載體最終降解產(chǎn)物為乳酸和乙醇酸，并以二氧化碳和水的形式消除[36]。艾塞那肽在改善HbA1c 和減輕體重方面，優(yōu)于傳統(tǒng)降糖藥物西他列汀和吡格列酮[37]。長(zhǎng)效艾塞那肽(每周2 mg)和利拉魯肽(1.8 mg?d-1)的臨床對(duì)比結(jié)果顯示，利拉魯肽表現(xiàn)優(yōu)于長(zhǎng)效艾塞那肽，表現(xiàn)為 HbA1c，體重和空腹血漿葡萄糖(FPG)降低更多[38]。長(zhǎng)效艾塞那肽和艾塞那肽的臨床對(duì)比結(jié)果顯示，長(zhǎng)效艾塞那肽在HbA1c，F(xiàn)PG 和體重等方面都優(yōu)于艾塞那肽[39]。

長(zhǎng)效艾塞那肽最常見的不良反應(yīng)除惡心嘔吐之外，還有注射部位較強(qiáng)的免疫原性反應(yīng)[40]，這主要是聚乳酸-羥基乙酸共聚物的排異導(dǎo)致的結(jié)果。

3.2.4 阿必魯肽

阿必魯肽采用了圖4 中的策略1 將8 位氨基酸改成了 Gly，阻止 DPP-IV 剪切，并采用策略2b 將GLP-1 與白蛋白融合，減緩腎消除，結(jié)構(gòu)如圖6 所示。阿必魯肽是將活性多肽與人血清白蛋白融合得到。阿必魯肽每周注射1 次，在利拉魯肽(1.8 mg)和阿必魯肽(50 mg)的臨床試驗(yàn)中，利拉魯肽對(duì)降低HbA1c 更具優(yōu)勢(shì)，但更容易減輕患者的體重[41]。

阿必魯肽具有較少的低血糖事件和適度的體重減少，但是基于融合蛋白技術(shù)的阿必魯肽因其具有一定功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域，從而出現(xiàn)了較多的抗體。

3.2.5 杜拉魯肽

圖6 阿必魯肽結(jié)構(gòu)示意圖Fig.6 Schematic diagram of albiglutide structure Dulaglutide (59.7 kPa)

杜拉魯肽與天然 GLP-1 具有 90%的同源性，結(jié)構(gòu)如圖7 所示，它與阿必魯肽一樣，都將8 位氨基酸改成了Gly，防止DPP-IV 酶降解，不同的是通過(guò)共價(jià)鍵將 GLP-1 與IgG4-Fc 鏈接，減少腎清除延長(zhǎng)循環(huán)時(shí)間[42-43]。杜拉魯肽是將活性多肽與人免疫球蛋白 Fc 片段融合得到的。杜拉魯肽每周注射 1 次，在利拉魯肽(1.8 mg?d-1)和杜拉魯肽(每周1.5 mg)的臨床試驗(yàn)中，杜拉魯肽降低HbA1c 的效果不遜于利拉魯肽，且可以避免體重的大幅減少[44-45]。

杜拉魯肽最常見的副作用是惡心、嘔吐和腹瀉。它和阿必魯肽一樣，發(fā)生低血糖事件的概率較低，未出現(xiàn)體重的大幅下降，同樣，因?yàn)榫哂幸欢üδ艿牡鞍踪|(zhì)結(jié)構(gòu)域，導(dǎo)致體內(nèi)出現(xiàn)了較多的抗體。

3.2.6 利西那肽

利西那肽是一種具有45 個(gè)氨基酸的肽，修飾策略和艾塞那肽類似，采用圖4 中的策略1，將8 位氨基酸改成了Gly，從而阻斷了DPP-IV 的酶切位點(diǎn)，并在45 位后添加了6 個(gè)Lys[46-47]。其每天注射1 次。由于腎臟是消除利西那肽的主要途徑，對(duì)于輕度或中度腎功能不全的患者無(wú)需調(diào)整劑量，嚴(yán)重腎功能不全的患者應(yīng)禁止使用。利西那肽會(huì)延遲胃排空，從而降低口服藥物的吸收率。

與艾塞那肽相比，利西那肽總體耐受性良好，低血糖發(fā)生率低，注射部位免疫反應(yīng)低，惡心、嘔吐等副作用小[48-49]。

3.2.7 索馬魯肽

索馬魯肽和利拉魯肽的修飾原理相同，采用圖4 中的策略1，將其8 位氨基酸改為Aib，34 位氨基酸改為Arg，26 位引入了一個(gè)18C 脂肪酸，使其可以與血漿中的白蛋白可逆性結(jié)合，從而減緩腎消除。索馬魯肽的制備方法和利拉魯肽類似，包括半發(fā)酵半合成法和全合成法。其半衰期長(zhǎng)達(dá)47 h。臨床用于治療Ⅱ型糖尿病和肥胖癥。每周1 次皮下注射索馬魯肽的降糖效果優(yōu)于優(yōu)于西他列汀[50]。

觀察到的不良反應(yīng)多數(shù)是胃腸道副作用[51]。腎病惡化的情況降低，但視網(wǎng)膜病并發(fā)癥(包括失明、玻璃體出血和光凝)相對(duì)增加。

3.2.8 聚乙二醇洛賽那肽注射液

聚乙二醇洛賽那肽采用圖4 中策略1 將其第8 位改成了D-Ala，從而減輕DPP-IV 的降解。并通過(guò)圖4中的策略 2b，采用聚乙二醇化技術(shù)，利用了聚乙二醇的抗蛋白質(zhì)非特異性吸附能力和較大的水動(dòng)半徑，減緩腎消除延長(zhǎng)血液循環(huán)時(shí)間。聚乙二醇洛賽那肽采用全合成法得到。聚乙二醇洛賽那肽注射液每周注射1 次，用于成人Ⅱ型糖尿病患者的血糖控制。 但由于體內(nèi)廣泛存在抗PEG 抗體以及PEG 補(bǔ)體激活現(xiàn)象，因此聚乙二醇洛賽那肽限制了適用人群[52]。

3.2.9 口服索馬魯肽

口服索馬魯肽是第一個(gè)上市的口服GLP-1 受體激動(dòng)劑[53-55]?？诜黢R魯肽是通過(guò)SNAC 技術(shù)實(shí)現(xiàn)的(SNAC，即N-(8-(2-羥基苯甲?；?氨基)辛酸鈉)，如圖4 所示。SNAC 技術(shù)可防止胃里的索馬魯肽被破壞，并通過(guò)胃膜促進(jìn)細(xì)胞吸收，使索馬魯肽能夠完整到達(dá)體循環(huán)?？诜黢R魯肽雖然加強(qiáng)了患者的順應(yīng)性，但生物利用度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于皮下注射索馬魯肽的生物利用度。

3.3 臨床試驗(yàn)中的GLP-1 類藥物

處于臨床試驗(yàn)中的GLP-1 類藥物也都采用圖4 中提到的3 種策略進(jìn)行修飾。

3.3.1 依普列那肽

依普列那肽是在研的處于臨床III 期GLP-1 類藥物。其設(shè)計(jì)原理與杜拉魯肽相似，如圖4 中的策略1，2b，3。結(jié)構(gòu)如圖8 所示，采用柔性接頭將CA-exendin-4 與IgG4-Fc 片段綴合，以減緩腎消除，將藥物的半衰期從1 周延長(zhǎng)至1 月。與杜拉魯肽不同的是，依普列那肽活性成分CA-exendin-4 是exendin-4 的改進(jìn)版，CA-exendin-4 在exendin-4 一位組氨酸的氨基上引入了一個(gè)4-咪唑乙酰基[56]，從而減輕DPP-IV 的降解。依普格列奈在II 期研究中顯示出對(duì)血糖控制的有益作用，每周4 mg 劑量的HbA1c 降低1.61%，而利拉魯肽每天1.8 mg 的劑量降低1.38%。持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的藥物不僅可以產(chǎn)生患者依從性，還可以減少各種不良反應(yīng)，包括注射部位反應(yīng)、惡心和其他胃腸道副作用，但是尚未發(fā)布任何有關(guān)免疫原性反應(yīng)數(shù)據(jù)的結(jié)果。

圖8 依普列那肽結(jié)構(gòu)示意圖Fig.8 Schematic diagram of efpeglenatide structure

3.3.2 ITCA 650

ITCA 650 是一款小型火柴式滲透微型微型泵輸送系統(tǒng)，設(shè)計(jì)原理如圖9 所示，本質(zhì)上與圖 4 中的策略 3 相同，利用 Intarcia專有的Medici Drug Delivery System?置于患者腹部區(qū)域的皮膚下方，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)效施用艾塞那肽。該滲透泵通過(guò)滲透微管緩慢平穩(wěn)釋放艾塞那肽，將藥物半衰期延長(zhǎng)至 1 a。Intarcia Therapeutics 于 2019 年 9 月 9 日向FDA 第2 次提交了ITCA 650 的新藥申請(qǐng)，用于Ⅱ型糖尿病的治療[57]。

3.3.3 國(guó)內(nèi)在研的GLP-1 類藥物

國(guó)內(nèi)在研的 GLP-1 類藥物主要包括昆藥集團(tuán)的蘇帕魯肽、常山生化的 CJC-1134-PC 和貝達(dá)藥業(yè)的BPI-3016，如表2 所示。蘇帕魯肽的結(jié)構(gòu)和度拉魯肽的設(shè)計(jì)原理相似，不同之處在于蘇帕魯肽與IgG2 亞型的Fc 進(jìn)行融合，而度拉魯肽與優(yōu)化后的IgG4 亞型的Fc 片段融合。CJC-1134-PC 和阿必魯肽的設(shè)計(jì)原理相似，它將Exendin-4 和重組白蛋白融合而成。BPI-3016 的設(shè)計(jì)原理與利拉魯肽、索馬魯肽相似，它們都將34 位的賴氨酸改為精氨酸，并在26 位的賴氨酸上接一個(gè)脂肪酸，從而能與白蛋白結(jié)合減緩腎消除，不同的是，BPI-3016 用含有-CF3-的結(jié)構(gòu)片段替代了His7 和Ala8 之間的肽鍵，從而阻止DPP-IV 的剪切。

圖9 ITCA650(艾塞那肽)作用機(jī)理示意圖Fig.9 Schematic diagram of ITCA650 (Exenatide) functioning mechanism

表2 在研GLP-1 類似藥物Table 2 GLP-1 analogues under development

3.4 未進(jìn)入臨床試驗(yàn)的GLP-1 類似物

未進(jìn)入臨床試驗(yàn)的GLP-1 類似物的研究，主要聚焦于不同生物大分子與GLP-1 的融合及其融合技術(shù)的改善[58]，基于溫敏性水凝膠的GLP-1 類似物輸送系統(tǒng)，基于脂質(zhì)體的GLP-1 類似物輸送系統(tǒng)，以及兩性離子多肽修飾的GLP-1 類似物的研究。

阿斯利康全球生物制劑研發(fā)公司(medImmune ltd)的Meena 等設(shè)計(jì)了一種抗前蛋白轉(zhuǎn)化酶枯草溶菌素9(PCSK9)單克隆抗體與GLP-1 融合的新型GLP-1 類似物[59]，名為MEDI4166，旨在治療患有心血管疾病風(fēng)險(xiǎn)的T2DM 患者。在評(píng)估其有效性的試驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)在超重或肥胖的T2DM 患者中，患者的低密度脂蛋白膽固醇水平顯著降低，但是具有劑量依賴性，而不同劑量的MEDI4166 對(duì)患者餐后血糖水平均沒(méi)有顯著影響。

復(fù)旦大學(xué)的 Chen 等[60-64]研究了基于溫敏性水凝膠的 GLP-1 類似物輸送系統(tǒng)。他們?cè)O(shè)計(jì)了PCGA-PEG-PCGA 和PLGA-PEG-PLGA 2 種共聚物，這2 種共聚物都可溶于水，并且都能夠在溫度誘導(dǎo)下實(shí)現(xiàn)溶膠-凝膠的相轉(zhuǎn)變，結(jié)果顯示負(fù)載利拉魯肽的 PCGA-PEG-PCGA 熱凝膠制劑在體外和體內(nèi)均顯示持續(xù)1 周以上的藥物釋放，因此，PCGA-PEG-PCGA 熱凝膠有望實(shí)現(xiàn)每周1 次的利拉魯肽輸送，從而改善患者的依從性。

加利福尼亞大學(xué)的Schneider 等[65-66]設(shè)計(jì)Tetra-PEG 水凝膠-艾塞那肽綴合物，它在大鼠中提供艾塞那肽的時(shí)間長(zhǎng)達(dá)7 d，隨后，他們發(fā)現(xiàn)艾塞那肽28 位Asn 在經(jīng)歷脫酰胺后具有體外和體內(nèi)約2 周的半衰期，因此制備了2 種不同的水凝膠-[Gln28]艾塞那肽綴合物，將提供艾塞那肽的時(shí)間延長(zhǎng)至2 周～1 個(gè)月。

沈陽(yáng)藥科大學(xué)的 Zhan 等[67]開發(fā)皮下裝載利拉魯肽的多囊脂質(zhì)體(Lrg-MVLs)作為治療糖尿病的持續(xù)藥物輸送系統(tǒng)，結(jié)果表明Lrg-MVLs 持續(xù)降低葡萄糖的效果持續(xù)了近1 周。

杜克大學(xué)的Samagya 等[68]基于彈性蛋白GLP-1 融合肽進(jìn)行的研究，他們借助具有彈性蛋白重復(fù)序列的多肽在皮下凝膠化和降解控釋獲得較平穩(wěn)的血藥濃度，作用機(jī)理如圖 10所示。研究發(fā)現(xiàn)兩性離子化類彈性蛋白比正常彈性蛋白融合的 GLP-1 對(duì)二型糖尿病大鼠血糖控制從2 d 延長(zhǎng)到3 d。這顯示了兩性離子多肽與PEG 一樣因其抗蛋白質(zhì)非特異性吸附能力，增加了藥物在體內(nèi)的存留時(shí)間，但可能由于類彈性蛋白結(jié)構(gòu)的干擾，其長(zhǎng)效性并不理想。

此外，中國(guó)藥科大學(xué)的Ruan 等[69]在原有的PLGA 緩釋微球中，摻入鋅離子，有效減少初始突釋，并獲得了均勻的藥物分布。

圖10 類彈性蛋白GLP-1 融合肽作用機(jī)理示意圖Fig.10 Schematic diagram of functioning mechanism of GLP1-ZIPP fusions

4 GLP-1 類似物臨床應(yīng)用中存在的問(wèn)題

GLP-1 類藥物在臨床應(yīng)用中的不良反應(yīng)主要表現(xiàn)為惡心、嘔吐等胃腸道反應(yīng)，而GLP-1 類藥物最大耐受劑量往往取決于這些不良反應(yīng)。一些研究表明，靜脈輸注天然GLP-1 可使Ⅱ型糖尿病患者的血糖水平趨于正常化。相比之下，在使用長(zhǎng)效GLP-1 受體激動(dòng)劑的患者中，尚未觀察到血糖水平完全正?；默F(xiàn)象。因此，如果不減輕惡心、嘔吐等不良反應(yīng)，未來(lái)長(zhǎng)效GLP-1 受體激動(dòng)劑將難以實(shí)現(xiàn)比現(xiàn)有藥物更優(yōu)秀的血糖控制效果。

與此同時(shí)，聚乙二醇洛賽那肽、阿必魯肽、杜拉魯肽類藥物還會(huì)給Ⅱ型糖尿病患者帶來(lái)腎損傷甚至腎衰竭等問(wèn)題，最近研究表明，杜拉魯肽會(huì)造成患者腎功能惡化，而利拉魯肽可降低高危患者發(fā)生糖尿病腎病的概率[70-71]。因此，通過(guò)圖4 中策略2b 改進(jìn)后得到的該類藥物不可用于嚴(yán)重的腎功能損害患者，腎功能不全者應(yīng)謹(jǐn)慎使用該類藥物。

雖然GLP-1 類藥物對(duì)胰島素和胰高血糖素分泌的影響存在葡萄糖依賴性，但是GLP-1 類藥物在和一些傳統(tǒng)降糖藥物聯(lián)合使用時(shí)，低血糖事件也是潛在的用藥安全問(wèn)題。

最后，GLP-1 類藥物還面臨著免疫反應(yīng)的挑戰(zhàn)，長(zhǎng)期多次注射或通過(guò)圖4 中策略3 改進(jìn)后的藥物在皮下滯留時(shí)間過(guò)長(zhǎng)這兩點(diǎn)都會(huì)引起免疫反應(yīng)。例如，聚乳酸-羥基乙酸共聚物微球包載艾塞那肽因聚乳酸-羥基乙酸共聚物的異體排斥導(dǎo)致了注射部位較高的免疫反應(yīng)，基于融合蛋白技術(shù)的杜拉魯肽和阿必魯肽因具有一定功能的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域的應(yīng)用出現(xiàn)了較多的抗體，PEG 化洛賽那肽由于體內(nèi)廣泛存在抗PEG 抗體以及PEG 補(bǔ)體激活現(xiàn)象限制了適用人群。

因此，發(fā)展高效、低免疫原性、血藥濃度平穩(wěn)、低腸胃不良反應(yīng)的長(zhǎng)效GLP-1 類似物對(duì)Ⅱ型糖尿病治療具有重要意義。

5 展 望

GLP-1 類藥物的最大耐受劑量往往取決于其在臨床應(yīng)用中出現(xiàn)的不良反應(yīng)。不良反應(yīng)主要表現(xiàn)為惡心、嘔吐等胃腸道反應(yīng)。因此，一方面，可以通過(guò)改變分子結(jié)構(gòu)，減小惡心、嘔吐等胃腸道反應(yīng)及其他不良反應(yīng)從而提高GLP-1 類藥物的最大耐受劑量；另一方面，可以通過(guò)平穩(wěn)可控的釋藥系統(tǒng)，使GLP-1類藥物可以在體內(nèi)以低于耐受量的濃度持續(xù)釋放。

GLP-1 類藥物在與傳統(tǒng)降糖藥物聯(lián)用時(shí)，常常會(huì)引發(fā)低血糖事件，因此如何降低低血糖事件發(fā)生的概率，是GLP-1 類藥物在與其他傳統(tǒng)降糖藥物聯(lián)用時(shí)需要特別關(guān)注的一點(diǎn)。

此外，GLP-1 類藥物在使用時(shí)，需要頻繁使用針頭進(jìn)行皮下給藥，以及藥物在皮下的滯留，都將引起注射部位的免疫反應(yīng)。因此，未來(lái)GLP-1 類藥物不僅需要進(jìn)一步延長(zhǎng)藥物作用時(shí)間，以減少給藥次數(shù)，還需要研發(fā)一些具有良好生物相容性和可降解性的，無(wú)免疫原性的修飾材料，以解決藥物皮下滯留帶來(lái)的免疫原性的問(wèn)題。

再?gòu)腉LP-1 類藥物的臨床應(yīng)用來(lái)看，現(xiàn)階段GLP-1 類藥物僅用于T2DM 和肥胖癥的治療，相信未來(lái)GLP-1 類藥物還可以開發(fā)出更多的臨床應(yīng)用場(chǎng)景。