胰高血糖素样肽-1类修饰物的研究进展

赵丽艳(河北常山生化药业股份有限公司，河北 石家庄 050000)

0 引言

糖尿病是一种最常见的内分泌代谢疾病，具有遗传易感性，在环境因素的触发下发病。2型糖尿病是糖尿病的一种，特点是患者体内产生胰岛素的能力未完全丧失，人数占该病种总数的90%以上。GLP-1类药物当属该适应症最引人瞩目的存在，该类药物国内已上市的短效产品主要有艾塞那肽、利拉鲁肽、贝那鲁肽、利司那肽及诺利糖肽等，正在研发及已上市的长效周制剂主要有艾塞那肽微球、Fc修饰GLP-1、PEG修饰GLP-1、白蛋白修饰GLP-1、脂肪链修饰GLP-1及抗GLP-1受体的抗体，文章主要综述这几类长效周制剂的特点和研究进展。

1 GLP-1类药物作用机理

GLP-1是肠促胰素的一种，由肠道上皮L细胞分泌，体内GLP-1呈双相分泌：进餐后10～15 min为早期分泌相，继以30～60 min为较长期二相分泌。其GLP-1(7-37)多肽和GLP-1(7-36)酰胺为活性GLP-1多肽存在形式，是由无活性的GLP-1(1-37)和GLP-1 (1-36)酰胺经酶切除N端6个氨基酸残基和C端酰胺化后转变而来[1-2]。GLP-1释放入血后仅1～2 min就被DPP-4降解失去活性，故修饰后的GLP-1类似物可以降低酶对多肽的降解，使之具有成药性。

GLP-1与存在于胰腺、胃肠道、大脑和心脏等(如图1所示)的GLP-1受体(7次跨膜鸟苷酸蛋白偶联受体)结合，从而引起系列生物学效应，发挥其药理作用[3]。该类药物主要作用于胰岛β细胞，促进胰岛素的合成和分泌，同时还刺激胰岛β细胞的增殖和分化，抑制胰岛β细胞的凋亡，具有保护胰岛的功能。另外有抑制胃排空降低食欲的作用，通过系列作用，协同达到降糖作用。除了对胰岛的作用，还可以对心脏、大脑、肝等器官产生系列作用，发挥其他药理作用。

图1 GLP-1作用器官

GLP-1类药物的降糖机理主要为：GLP-1与其受体结合后，激活腺苷酸环化酶(AC)并提高胰岛β细胞内cAMP的水平，继而通过激活蛋白激酶A(PKA)-磷脂酰肌醇-3-激酶(P13K)通路和直接被cAMP活化的交换蛋白2(Epac2)通路，引发系列生物学效应，包括改变离子通道活性、提高细胞内钙离子浓度，从而促进胰岛素的分泌[4-7]，如图2所示。

图2 胰岛素分泌示意图

2 修饰GLP-1类长效周制剂

目前已上市的GLP-1类产品半衰期相比于天然GLP-1有很大提高，但为了提高患者的依从性，开发长效化产品是市场所需。

2.1 Fc修饰GLP-1类

目前国内已上市该类品种的产品为美国礼来公司的度拉糖肽，正在研发类似品种的企业有北京东方百泰生物科技有限公司、华兰生物工程股份有限公司、石药集团等近10家，多数企业正在进行Ⅰ期或Ⅱ期临床试验，适应症为糖尿病、超重/肥胖或预防T2DM患者心血管事件风险。

该类药物属于融合蛋白，是将GLP-1类的C端与人体抗体重链段Fc可结晶蛋白片段N端通过小肽分子链连接，并进行部分氨基酸位点的修饰而成，以度拉糖肽为例：通过DNA重组技术，利用CHO细胞生产，将2个具有DPP-4抑制作用的GLP-1的C端与人体抗体重链段N端通过小肽分子链链接而来，并将部分氨基酸进行修饰，具体分子结构如图3所示[8]。度拉糖肽不易被DPP-4降解且分子量较大，能够减缓吸收和降低肾脏清除，这些结构特征使之成为可溶性制剂且半衰期长达4.7天，支持其每周皮下注射一次，完成血糖控制。同时对Fc片段的修饰降低了其与受体的结合作用，从而减少其对细胞的毒性作用，提高药物安全性[9]。

图3 度拉糖肽结构式

2.2 PEG修饰GLP-1类

目前国内已上市的该类品种为江苏豪森药业集团有限公司的聚乙二醇洛塞那肽(商品名孚来美)，正在研发类似品种的企业主要为派格生物医药(苏州)有限公司(简称“派格公司”)。派格公司的该品目前正在进行Ⅲ期临床试验，并同步进行了新增适应症超重/肥胖的临床试验。

该类药物是将GLP-1多肽与聚乙二醇(PEG)共价结合而得。以已上市的聚乙二醇洛塞那肽为例：该结构从洛塞那肽改造而来，不同的是，第8位突变为D-Ala，阻断了DPP-IV降解，另外，以赖氨酸为接头，在半胱氨酸位点，将其PEG化(约40KD)；PEG构型为两分枝，分子结构如图4所示[10]。该药物是豪森药业历时十余年自主研发的全球首个PEG化GLP-1周制剂，其起效快，注射1小时即可发挥降糖作用，多次注射4周即可达稳态血浆浓度；疗效稳定，安全性及耐受性均良好。

图4 聚乙二醇洛塞那肽分子结构

2.3 白蛋白修饰GLP-1类

目前该类产品还未在国内上市，美国和欧盟上市的葛兰素史克公司的阿必鲁肽(Albiglutide)为GLP-1类与人血白蛋白的融合蛋白。国内正在研发的有江苏泰康生物医药有限公司的注射用重组人胰高血糖素样肽-1类似物融合蛋白、浙江华阳药业有限公司的注射用重组艾塞那肽-人血清白蛋白融合蛋白、无锡和邦生物科技有限公司的注射用促胰岛素分泌肽融合蛋白以及河北常山生化药业股份有限公司的艾本那肽注射液(CJC-1134-PC)，上述产品均处在临床试验研究阶段，以河北常山生化药业股份有限公司的艾本那肽注射液为首位(目前正在进行Ⅲ期临床试验)，该修饰GLP-1类药物的适应症都为糖尿病。

该类药物同属于融合蛋白，通过对GLP-1类药物的人血白蛋白修饰，能有效改善二者在体内的药代动力学特征，延长其半衰期。以已上市的阿必鲁肽为例：阿必鲁肽通过基因重组技术将人源GLP-1的第8位天然存在的丙氨酸替换为甘氨酸，增加对DPP-4的拮抗性，再将两条经过修饰的肽链以二聚体形式与含有585个氨基酸的人血白蛋白N端融合，形成阿必鲁肽，延长半衰期[11]。其分子结构如图5所示。

图5 阿必鲁肽分子结构

2.4 脂肪链修饰GLP-1类周制剂

该类产品主要是通过酰化反应在GLP-1类分子基础上引入脂肪链所得。目前国内上市的该类周制剂为丹麦诺和诺德公司的司美格鲁肽，正在研发的为珠海联邦制药股份有限公司的产品。以已上市的司美格鲁肽为例：其产品中的GLP-1与人源产品有94%同源性。在产品生成过程中将原第8位修改为α-氨基异丁酸，避免其被DPP-4酶降解；同时，第26位赖氨酸位置连接一个由连接子桥接的18碳脂肪链；为保护该氨基酸位置脂肪链的稳定性，将34位的赖氨酸替换为精氨酸。具体分子结构如图6所示。

图6 司美格鲁肽结构图

2.5 抗GLP-1受体的抗体

该类药物目前的研发品种为重组抗人GLP-1受体人源化单克隆抗体注射液(格鲁塔珠单抗注射液)，研发单位为鸿运华宇生物医药有限公司。该品种为全球首个抗GLP-1抗体激动剂，目标适应症为2型糖尿病和肥胖症，目前在国内开展糖尿病的Ⅲ期临床试验、超重/肥胖的Ⅰ期临床试验，在澳大利亚和新西兰开展糖尿病Ⅱ期临床试验。此药物的出现为GLP-1类药物的研究指引了一条新的方向。

3 结语

糖尿病是给全球人来带来沉重经济和精神负担的疾病之一，其患者人数增长很快，根据世界卫生组织的数据，2030年的人数可能为3.66亿。中国是糖尿病大国，患病人数约1.48亿[12]，随着国家医保政策的改革，已上市的GLP-1类药物基本均纳入医保乙类(艾塞那肽微球除外)，将为患者带来身心与经济的福音，故GLP-1长效药物的研究和上市，也是广大患者的迫切期望。另，该类药物的减重及心血管受益作用也在临床试验或研究开发中，受关注度持续升温。