肽類藥物研發的合理途徑

王德心

（中國醫學科學院藥物研究所，北京100050）

肽類藥物研發的合理途徑

王德心

（中國醫學科學院藥物研究所，北京100050）

肽的結構改造；HOPE策略；肽藥的開發途徑；固相肽合成

現代社會自然環境破壞、食品污染、生活方式的改變均造成了許多疾病的發生及蔓延。例如，各種癌癥、心腦血管疾病、糖尿病及濕病、肝炎、各種老年性疾病、非典、甲流等爆發性傳染病給人們帶來了極大危害。近20年的臨床統計表明，肽類藥物正在成為治療許多疾病的生力軍。近幾年，美國FDA新批準的活性肽藥成分（API）每年均有10個以上；全世界每年上市的肽藥達40個，處在臨床各期的肽藥約為270個[1]。許多肽藥的年銷售額已突破1億美元，成為前景誘人的“重磅炸彈（blockbuster）”（表1）。

表1 近年國內外開發或上市的部分肽藥

據統計，全球2006年生產肽類活性成分（API）的總產值已達120億美元[2]。相比之下，我國現狀遠遠差于美、歐、日諸國，甚至在國際市場上還不如韓國、印度（圖1）。

1 我國肽藥研發概況

1.1 跟風快，水平不高

在上世紀80年代，我國致力于合成肽藥物研發的企業不過二三家。隨著國外肽藥的引進及誘人的市場狀況，國內各地紛紛上馬了許多從事肽藥研發的廠家，尤其是2003年因非典（SARS）流行而導致了海南中和藥業生產的胸腺五肽(TP5)廣泛應用，使當年國內一下子出現了六七十家藥廠生產此藥。由于質量良莠不齊，迫使國家藥監局緊急下文予以限停了絕大多數廠家。近10年，全國陸陸續續又新添了十幾家肽藥企業，其特點如下：①資金投入不低；②相關設備較好；③規模較小；④專業人員隊伍薄弱。上述諸項中，尤屬專業隊伍最為關鍵。許多肽藥企業雖然引進了國內外許多精英，學歷學位也很高，但是精通肽化學或藥物化學的專業人材卻很少，因此嚴重制約了新藥研發的上游。

1.2 創新性很差

作為化學合成藥的一個分支，肽藥在我國發展較晚，因此該行業的領導決策者對重大項目投入的認知及信心均不足，加之有關的專業人材配備不齊，造成我國肽藥企業的綜合創新能力很差。具體表現為：①以仿制為主，原創性肽藥極少。②生產工藝多不合理，成本較高。③自主知識產權不多，含金量低。④產品種類少，各廠家之間重復過多。

2 創新是中國肽藥企業應走的必由之路

針對目前狀況，我國肽藥研發領域首先要解決如下兩個關鍵問題。

①決策者應加強風險意識。新藥的研發是一種系統的高科技工程，收益與風險共存。那種“今天投入，明天就能賺錢”的想法是不實際的。有了充分的風險意識，才有決心踏上創新的路程。沒有創新就沒有出路。無數的成功事例已證明了此點。

②改善專業隊伍現狀。與其他化學合成藥物一樣，無論是新化學實體的設計與合成，還是放大工藝的合理化實施，均是肽藥研發的上游而且是基礎環節。然而令人遺憾的現狀是國內許多肽藥企業盡管引進、吸納了許多高學歷高學位的專業人才，但偏偏是少見懂得肽化學、藥物化學的專門人才。究其原因可能是源自一種誤解：“肽合成尤其是儀器自動化肽合成已是一種常規操作。”基于此觀念，搞仿制產品、照方抓藥也許可以應付過去，但是難以勝任全新結構設計與合成。即使面對結構修飾或工藝改革也難以完成。“沒有金剛鉆，難做瓷器活。”若想創新，必須培養或引進對口的、合格的專業人才。

3 實施合理的創新舉措

3.1 Me-Too藥的開發

根據我國肽藥研發的基礎與實力，短期內搞出突破性的全新結構的品種是不實際的。在全球的新藥研發領域，Me-Too藥的開發是一種事半功倍的捷徑。目前，自日本到歐美，基于Me-Too藥方式的新藥研發依然占有相當的比重。值得我們注意的是，自上個世紀80年代以來已經發現了數以萬計的活性肽。他們的化學結構及生物活性功能成為我們隨手可用的先導物資源庫。

對活性肽的Me-Too改造就是在保留部分原結構的基礎上進行不同方式的結構改造（圖2）。其目的在于①提高活性；②改善生物利用度；③ 更便于人工合成；④ 具有專利前景。

事實上許多已在臨床應用的肽藥就是經過結構改造，由內源性活性肽衍變而來的。表2給出的僅是幾個代表，從中可以看出Me-Too方式研發新肽藥的巨大潛力。

表2 Me-Too方式開發肽藥成功例

3.2 肽合成工藝的創新

與其他化學合成藥的千變萬化合成方法相比，肽化合物的合成方法確實更規范、更常規化。尤其是固相肽合成（SPPS）已成熟到可以實行儀器自動化程度。然而對肽藥開發而言，目前已定型的固相合成工藝在經典肽結構改造及大批量制備這兩方面均顯不足。

3.2.1 經典固相肽合成策略的不足 在諸多方式的肽結構改造中，C端結構尤為重要。例如，亮丙瑞林、曲布瑞林、奧曲肽及我組正在研發的幾種活性肽均在C末端含有已經變化的結構，由此提高了活性、改善了生物利用度。令人遺憾的是流行國內外的經典固相肽合成方式只能得到C末端為COOH的肽酸及CONH2的肽酰胺，無法直接制備肽醇及N－取代的肽酰胺。這是經典固相肽合成的先天不足。Alsina教授曾廣泛收集、綜述了合成肽醇及N－取代肽酰胺的方法[3]。連同我們查閱的亮丙瑞林（它的C端為N－乙基酰胺）的國內外合成方法，結論是沒有直接的制備方法（表 3）。

表3 經典SPPS制備C－端改構肽的策略

表3中的前兩例均在固相組裝后用低濃度TFA切除樹脂，得到帶全保護基的肽酸中間體。然后于液相中再與乙胺進行縮合，最后進行液相中高濃度TFA的脫除側鏈保護反應才得到終產物。此時會有酸解試劑及脫除下的側保護副產物混在一起，使下一步的純化更困難些。第3例的中間體游離肽酸在沒有任何側鏈保護基的情況下與乙胺縮合，難以保證不發生副反應（尤其是第二位殘基His會引起麻煩）。第4～6例均采用了價格昂貴的特殊載體，在放大工藝中可行性差。

3.2.2 交叉匹配的HOPE策略[10]我實驗室近年建立了一種可以避免在固相組裝后還要進行液相引入C端結構及液相脫除側保護反應的經典模式。它打破了多年來Fmoc化學與Boc化學互不配合的格局。HOPE（Hybridized Orthogona Protocol with Ease）策略的要點如下：①以最廉價的Merrifield樹脂為固相載體。②將Fmoc化學、Boc化學配合用在Merrifield樹脂上。③固相載體上脫除相關的側保護基，免除液相中脫保護反應。④免除高濃度酸切樹脂反應。⑤利用氨解反應引入C-端改構同時切除樹脂載體。

為了評價HOPE的優越性，我們同時進行了以Merrifield樹脂為載體的HOPE策略及以2-Cl-Trt樹脂為載體的經典Fmoc策略同時制備了亮丙瑞林，其效率比較列于表4。

表4 固相經典方式與固相HOPE策略合成亮丙瑞林的比較

近年來，我組已用HOPE策略合成了上百種N-取代肽酰胺及肽醇產物。有些化合物已顯示了很好的生物活性，可望開發為新的肽類藥物。

3.2.3 脫保護試劑的低碳方式優化 在固相肽化學合成中，Boc化學的每步脫除α-Boc基及Fmoc化學中最后脫除側鏈保護基均需要大量的酸解試劑。實際上的主要試劑為三氟乙酸（TFA）。在放大工藝中，TFA的高腐蝕性及其高成本是其最大的不足。此外TFA為有機氟化合物，對環境尤其是地球的臭氧層會造成嚴重破壞。因此開發TFA的替代物，如氣體HCl制劑應是可行之舉。實際上，國內外一些廠家已經采用或正在優化HCl制劑作為脫保護反應的條件。

此外，Fmoc化學策略中每個接肽循環均需不少的六氫吡啶作為脫Fmoc基的試劑。如果進行循環套用及回收再利用在經濟效益及低碳環保兩方面均大有作為。

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[10]王德心，楊瀟驍，林浩.HOPE策略合成肽技術：中國，200710303792.X[P].公開號：CN101463070A.

多年來一直從事藥物化學工作，尤其最近20多年來專門從事多肽藥物合成，已發表論文及綜述50多篇，申請專利10篇。主編、著并出版了《組合化學原理及應用指南》、《固相有機合成化學》及《活性肽與藥物開發》三本書，作為全國藥物化學專業研究生用教材。

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2095-0616（2011）02-16-03

2010-01-12）

王德心，男，1943年2月出生。教授、研究員、博士生導師。1982年畢業于中國協和醫科大學研究生院，藥物化學專業，1986～1991年美國Rockfeller大學訪問學者，固相肽合成專業。