制剂优化|Panta助力GLP-1多肽药物稳定性研发周期减半

胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是由小肠远端L细胞分泌的肠促胰素多肽激素，进食后快速释放，通过激活GLP-1受体发挥多重核心生理作用。主要作用为: 葡萄糖依赖性降糖；减重与代谢获益；胰岛 β 细胞保护，延缓 2 型糖尿病病程。

然而，天然GLP-1易被DPP-IV酶降解，血浆半衰期仅1.5–2分钟，无法直接药用。临床通过结构修饰开发出GLP-1受体激动剂（GLP-1RAs，即类GLP-1），如利拉鲁肽、司美格鲁肽（脂化修饰延长半衰期），实现每日1次或每周1次给药，成为2型糖尿病与肥胖治疗的主流药物。GLP-1RAs需高浓度制剂，其可控寡聚化可提升稳定性与体内活性，但失控寡聚化会导致聚集、活性丧失、免疫毒性，成为制约高浓度GLP-1RAs制剂研发与产业化的核心技术瓶颈。

2026年2月发表于国际顶级生物化学期刊《Journal of Biological Chemistry》的重磅研究"Co-solute Effects Reveal the Nature of Weak Forces Governing GLP-1 Oligomers Stability"，由英国谢菲尔德大学、曼彻斯特大学联合阿斯利康生物制药研发部、德国NanoTemper Technologies GmbH团队共同完成，针对性攻克这一行业难题。研究聚焦胰高血糖素样肽-1酰胺化形式（GLP-1am）的寡聚化与聚集机制，系统考察了共溶质对其胶体和构象稳定性的影响。研究首次揭示，静息高浓度下GLP-1am 主要形成有序纳米片而非毒性淀粉样纤维，修正了传统认知，并为其生理储存机制提供了新见解。

（GLP-1am：即 GLP-1 (7-36) 酰胺，是人体天然活性 GLP-1 的主要形式，GLP-1am 是 GLP-1RA 的天然蓝本，对 GLP-1am 聚集行为的解析，为 GLP-1RA 的分子设计、制剂优化提供了直接的科学依据。）

在这项突破性研究中，蛋白稳定性分析平台Prometheus Panta作为核心生物物理检测工具之一，凭借多维度、高通量同步表征能力，为GLP-1am胶体稳定性、构象稳定性及聚集行为的机制解析提供了关键数据支撑，成为突破研究瓶颈的核心技术助力。

同时结合SV-AUC、TEM等低通量验证手段，构建"共溶质效应—分子间弱相互作用—寡聚化行为"关联模型，证实静电相互作用是核心调控因素，疏水/芳香族相互作用则是寡聚体稳定的关键，形成了肽类药物胶体稳定性定量研究的方法范式，为GLP-1受体激动剂（GLP-1RAs）的配方优化与下一代分子研发提供了重要的生物物理依据，填补了该领域技术空白。

量化GLP-1am在不同浓度（1~8 mg mL⁻¹）、不同共溶质（NaCl、精氨酸盐酸盐、脯氨酸）条件下的聚集尺寸变化。例如，通过对比不同共溶质存在时Rh的差异，明确NaCl促进GLP-1am聚集（Rh显著增大）、脯氨酸抑制聚集（Rh轻微减小）的效应，为共溶质的调控作用提供直接证据。k_D是表征分子自相互作用的关键指标（负值表示吸引作用，正值表示排斥作用）。

研究通过Panta检测不同浓度GLP-1am的扩散系数，结合线性回归拟合得到k_D值（如pH5时k_D≈−29±4 mL g⁻¹），证实GLP-1am分子间存在吸引作用，且共溶质会改变该作用强度（脯氨酸减小k_D负值幅度，NaCl增大负值幅度）。通过多分散性指数（PDI）判断GLP-1am体系的均一性，为寡聚体物种的多样性提供参考（如高通量检测显示主种群PDI<0.2，提示单分散性）。

通过记录330 nm/350 nm荧光强度比值（F350/F330）的温度依赖性变化，反映GLP-1am的unfolding过程。例如，20~60℃时F350/F330线性升高，提示弱结合寡聚体解折叠；≥55℃时比值骤降，伴随散射强度和浊度升高，表明形成大尺寸聚集体，明确热诱导聚集的关键温度节点（IPFagg，聚集拐点温度）。

对比不同共溶质存在时IPFagg的变化，明确NaCl降低IPFagg（促进热聚集）、脯氨酸升高IPFagg（抑制热聚集）、精氨酸盐酸盐呈浓度依赖性双向调控的效应，为共溶质的作用机制提供热力学证据。

在热变性（1℃ min⁻¹，20~95℃）过程中，同步记录浊度和累积半径变化，精准捕捉聚集起始温度（Tagg1、Tagg2），揭示GLP-1am存在两步聚集过程（小寡聚体→大聚集体），且共溶质会改变两步过程的温度阈值。

多浓度、多共溶质高通量参数统一比较

该研究为制剂优化明确方向：发现脯氨酸可作为新型稳定剂，在弱酸性配方中稳定二聚体等低聚体、延缓聚集；警示离子型辅料（NaCl、精氨酸盐酸盐）需严控浓度，避免促进高聚体形成。

加速药物开发：扩散相互作用参数（k_D）可作为高通量筛选指标，快速评估不同配方、突变体的胶体稳定性，缩短研发周期。

分子设计提供靶点：指导下一代GLP-1RAs通过改构调控表面电荷与芳香族侧链分布，削弱非特异性吸引作用，减少失控聚集，提升药物成药性。

降低生产与储存成本：为高浓度GLP-1RA制剂的稳定性提升与储存条件优化提供直接实验依据。