胰高血糖素樣肽-1類修飾物的研究進展

趙麗艷(河北常山生化藥業(yè)股份有限公司，河北 石家莊 050000)

0 引言

糖尿病是一種最常見的內(nèi)分泌代謝疾病，具有遺傳易感性，在環(huán)境因素的觸發(fā)下發(fā)病。2型糖尿病是糖尿病的一種，特點是患者體內(nèi)產(chǎn)生胰島素的能力未完全喪失，人數(shù)占該病種總數(shù)的90%以上。GLP-1類藥物當屬該適應癥最引人矚目的存在，該類藥物國內(nèi)已上市的短效產(chǎn)品主要有艾塞那肽、利拉魯肽、貝那魯肽、利司那肽及諾利糖肽等，正在研發(fā)及已上市的長效周制劑主要有艾塞那肽微球、Fc修飾GLP-1、PEG修飾GLP-1、白蛋白修飾GLP-1、脂肪鏈修飾GLP-1及抗GLP-1受體的抗體，文章主要綜述這幾類長效周制劑的特點和研究進展。

1 GLP-1類藥物作用機理

GLP-1是腸促胰素的一種，由腸道上皮L細胞分泌，體內(nèi)GLP-1呈雙相分泌：進餐后10～15 min為早期分泌相，繼以30～60 min為較長期二相分泌。其GLP-1(7-37)多肽和GLP-1(7-36)酰胺為活性GLP-1多肽存在形式，是由無活性的GLP-1(1-37)和GLP-1 (1-36)酰胺經(jīng)酶切除N端6個氨基酸殘基和C端酰胺化后轉變而來[1-2]。GLP-1釋放入血后僅1～2 min就被DPP-4降解失去活性，故修飾后的GLP-1類似物可以降低酶對多肽的降解，使之具有成藥性。

GLP-1與存在于胰腺、胃腸道、大腦和心臟等(如圖1所示)的GLP-1受體(7次跨膜鳥苷酸蛋白偶聯(lián)受體)結合，從而引起系列生物學效應，發(fā)揮其藥理作用[3]。該類藥物主要作用于胰島β細胞，促進胰島素的合成和分泌，同時還刺激胰島β細胞的增殖和分化，抑制胰島β細胞的凋亡，具有保護胰島的功能。另外有抑制胃排空降低食欲的作用，通過系列作用，協(xié)同達到降糖作用。除了對胰島的作用，還可以對心臟、大腦、肝等器官產(chǎn)生系列作用，發(fā)揮其他藥理作用。

圖1 GLP-1作用器官

GLP-1類藥物的降糖機理主要為：GLP-1與其受體結合后，激活腺苷酸環(huán)化酶(AC)并提高胰島β細胞內(nèi)cAMP的水平，繼而通過激活蛋白激酶A(PKA)-磷脂酰肌醇-3-激酶(P13K)通路和直接被cAMP活化的交換蛋白2(Epac2)通路，引發(fā)系列生物學效應，包括改變離子通道活性、提高細胞內(nèi)鈣離子濃度，從而促進胰島素的分泌[4-7]，如圖2所示。

圖2 胰島素分泌示意圖

2 修飾GLP-1類長效周制劑

目前已上市的GLP-1類產(chǎn)品半衰期相比于天然GLP-1有很大提高，但為了提高患者的依從性，開發(fā)長效化產(chǎn)品是市場所需。

2.1 Fc修飾GLP-1類

目前國內(nèi)已上市該類品種的產(chǎn)品為美國禮來公司的度拉糖肽，正在研發(fā)類似品種的企業(yè)有北京東方百泰生物科技有限公司、華蘭生物工程股份有限公司、石藥集團等近10家，多數(shù)企業(yè)正在進行Ⅰ期或Ⅱ期臨床試驗，適應癥為糖尿病、超重/肥胖或預防T2DM患者心血管事件風險。

該類藥物屬于融合蛋白，是將GLP-1類的C端與人體抗體重鏈段Fc可結晶蛋白片段N端通過小肽分子鏈連接，并進行部分氨基酸位點的修飾而成，以度拉糖肽為例：通過DNA重組技術，利用CHO細胞生產(chǎn)，將2個具有DPP-4抑制作用的GLP-1的C端與人體抗體重鏈段N端通過小肽分子鏈鏈接而來，并將部分氨基酸進行修飾，具體分子結構如圖3所示[8]。度拉糖肽不易被DPP-4降解且分子量較大，能夠減緩吸收和降低腎臟清除，這些結構特征使之成為可溶性制劑且半衰期長達4.7天，支持其每周皮下注射一次，完成血糖控制。同時對Fc片段的修飾降低了其與受體的結合作用，從而減少其對細胞的毒性作用，提高藥物安全性[9]。

圖3 度拉糖肽結構式

2.2 PEG修飾GLP-1類

目前國內(nèi)已上市的該類品種為江蘇豪森藥業(yè)集團有限公司的聚乙二醇洛塞那肽(商品名孚來美)，正在研發(fā)類似品種的企業(yè)主要為派格生物醫(yī)藥(蘇州)有限公司(簡稱“派格公司”)。派格公司的該品目前正在進行Ⅲ期臨床試驗，并同步進行了新增適應癥超重/肥胖的臨床試驗。

該類藥物是將GLP-1多肽與聚乙二醇(PEG)共價結合而得。以已上市的聚乙二醇洛塞那肽為例：該結構從洛塞那肽改造而來，不同的是，第8位突變?yōu)镈-Ala，阻斷了DPP-IV降解，另外，以賴氨酸為接頭，在半胱氨酸位點，將其PEG化(約40KD)；PEG構型為兩分枝，分子結構如圖4所示[10]。該藥物是豪森藥業(yè)歷時十余年自主研發(fā)的全球首個PEG化GLP-1周制劑，其起效快，注射1小時即可發(fā)揮降糖作用，多次注射4周即可達穩(wěn)態(tài)血漿濃度；療效穩(wěn)定，安全性及耐受性均良好。

圖4 聚乙二醇洛塞那肽分子結構

2.3 白蛋白修飾GLP-1類

目前該類產(chǎn)品還未在國內(nèi)上市，美國和歐盟上市的葛蘭素史克公司的阿必魯肽(Albiglutide)為GLP-1類與人血白蛋白的融合蛋白。國內(nèi)正在研發(fā)的有江蘇泰康生物醫(yī)藥有限公司的注射用重組人胰高血糖素樣肽-1類似物融合蛋白、浙江華陽藥業(yè)有限公司的注射用重組艾塞那肽-人血清白蛋白融合蛋白、無錫和邦生物科技有限公司的注射用促胰島素分泌肽融合蛋白以及河北常山生化藥業(yè)股份有限公司的艾本那肽注射液(CJC-1134-PC)，上述產(chǎn)品均處在臨床試驗研究階段，以河北常山生化藥業(yè)股份有限公司的艾本那肽注射液為首位(目前正在進行Ⅲ期臨床試驗)，該修飾GLP-1類藥物的適應癥都為糖尿病。

該類藥物同屬于融合蛋白，通過對GLP-1類藥物的人血白蛋白修飾，能有效改善二者在體內(nèi)的藥代動力學特征，延長其半衰期。以已上市的阿必魯肽為例：阿必魯肽通過基因重組技術將人源GLP-1的第8位天然存在的丙氨酸替換為甘氨酸，增加對DPP-4的拮抗性，再將兩條經(jīng)過修飾的肽鏈以二聚體形式與含有585個氨基酸的人血白蛋白N端融合，形成阿必魯肽，延長半衰期[11]。其分子結構如圖5所示。

圖5 阿必魯肽分子結構

2.4 脂肪鏈修飾GLP-1類周制劑

該類產(chǎn)品主要是通過酰化反應在GLP-1類分子基礎上引入脂肪鏈所得。目前國內(nèi)上市的該類周制劑為丹麥諾和諾德公司的司美格魯肽，正在研發(fā)的為珠海聯(lián)邦制藥股份有限公司的產(chǎn)品。以已上市的司美格魯肽為例：其產(chǎn)品中的GLP-1與人源產(chǎn)品有94%同源性。在產(chǎn)品生成過程中將原第8位修改為α-氨基異丁酸，避免其被DPP-4酶降解；同時，第26位賴氨酸位置連接一個由連接子橋接的18碳脂肪鏈；為保護該氨基酸位置脂肪鏈的穩(wěn)定性，將34位的賴氨酸替換為精氨酸。具體分子結構如圖6所示。

圖6 司美格魯肽結構圖

2.5 抗GLP-1受體的抗體

該類藥物目前的研發(fā)品種為重組抗人GLP-1受體人源化單克隆抗體注射液(格魯塔珠單抗注射液)，研發(fā)單位為鴻運華宇生物醫(yī)藥有限公司。該品種為全球首個抗GLP-1抗體激動劑，目標適應癥為2型糖尿病和肥胖癥，目前在國內(nèi)開展糖尿病的Ⅲ期臨床試驗、超重/肥胖的Ⅰ期臨床試驗，在澳大利亞和新西蘭開展糖尿病Ⅱ期臨床試驗。此藥物的出現(xiàn)為GLP-1類藥物的研究指引了一條新的方向。

3 結語

糖尿病是給全球人來帶來沉重經(jīng)濟和精神負擔的疾病之一，其患者人數(shù)增長很快，根據(jù)世界衛(wèi)生組織的數(shù)據(jù)，2030年的人數(shù)可能為3.66億。中國是糖尿病大國，患病人數(shù)約1.48億[12]，隨著國家醫(yī)保政策的改革，已上市的GLP-1類藥物基本均納入醫(yī)保乙類(艾塞那肽微球除外)，將為患者帶來身心與經(jīng)濟的福音，故GLP-1長效藥物的研究和上市，也是廣大患者的迫切期望。另，該類藥物的減重及心血管受益作用也在臨床試驗或研究開發(fā)中，受關注度持續(xù)升溫。