多肽药物的开发:“左右为难”还是“左右逢源”?

2024-01-30 21:31:18, Viny SCIEX


多肽药物是既不属于小分子也不属于大分子的特殊存在,它是由短链氨基酸通过肽键连接形成的生物活性分子,介于小分子药物和大分子生物制品之间。

相对于小分子药物,多肽药物膜渗透性较低,通常无法穿过细胞膜到达细胞内靶点,从而限制了它们在药物开发中的应用。目前已上市的多肽药物按靶点分类,主要是针对GPCR类膜蛋白,少部分针对酶类靶点,其余类型的靶点暂涉及较少。多肽药物针对的GPCR靶点几乎均为多肽类激素受体,而其中又以促性腺激素释放激素受体、生长激素受体、生长激素抑制激素受体、胰高血糖素样肽1(GLP-1)受体等为主;针对的酶类靶点包括凝血酶、胰蛋白酶等;而归为其他类别的靶点包含钙离子通道、血管紧张素等。

(来源:商图药讯)

相较于大分子蛋白药物,天然肽由通过酰胺键连接的氨基酸链组成,缺乏二级或三级结构赋予的稳定性,在没有任何保护的情况下,酰胺键很容易被体内酶水解或破坏。这些固有的化学特性使得肽在化学和物理上不稳定,半衰期短,体内消除快。例如艾塞那肽注射液、贝那鲁肽注射剂等短效GLP-1类药物,其进入细胞后,被细胞内的酶如胰蛋白酶(Dipeptidyl peptidase-4,DPP-4)和肝脏酶分解成小的肽段或氨基酸,这些代谢产物通过代谢途径进一步被处理和清除。因此,患者通常需要每天或每周多次注射以维持治疗效果,这给患者带来了不便。此外,多肽大规模生产的昂贵成本令人望而却步,而只有那些在低剂量下有效的肽激素激动剂才被认为具有商业可行性。这些条件都限制了制药行业对多肽的开发,曾令多肽药物的开发陷入为难境地,一度停滞不前。

但同时,多肽药物又具有小分子和大分子药物各自的优势。相对于小分子化药,多肽药物具有更高的生物活性和更强的特异性;对于大分子药物,多肽药物的免疫原性低、纯度高。得益于新的生产、修饰和分析技术,使多肽药物的开发取得了巨大的进步。如生长抑素,是一种由14 个残基和一个二硫键组成的肽类激素,其本身体内半衰期短,不到3分钟,但将其关键残基替换为丙氨酸、d-氨基酸,并对 N 端残基进行甲基化修饰等,使其获得了更高的代谢稳定性。另外,长效GLP-1类药物如司美格鲁肽,通过替换第8位和第34位氨基酸,同时在第26位赖氨酸上引入间隔基连接C18脂肪二酸侧链获得更长的脂肪链,又通过修饰生产技术引入聚乙二醇(PEG)修饰基团,以此来增强亲水性,提高其抵抗DPP-4降解的能力,从而延长生物半衰期,实现持久的效果和较低的注射频率。使用生物方法以及新颖的设计和递送策略来生产和修饰肽,有助于克服多肽药物的固有缺点,使多肽药物的开发如鱼得水。

司美格鲁肽结构(来源:中国医药创新促进会产业咨询)

目前多肽类药物因其适应证广、安全性高且疗效显著,已广泛应用于肿瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的预防、诊断和治疗。根据2021年Nature Reviews Drug Discovery报道,全球上市的多肽药物已超80种,另有超过600种多肽药物处于临床或临床前研究中,由此可见多肽药物的开发具有广阔的应用前景。

多肽药物全球上市情况

(来源:观研报告网《2022年中国多肽药物行业分析报告-行业供需现状与发展趋势前瞻》)

丹纳赫生命科学拥有一系列多肽药物从研发到表征的解决方案,能够帮助应对日益增多的多肽药物开发的需求。

1

基因和蛋白组学整体解决方案助力

先导多肽的发现

整合毒液组学,利用生物信息学分析有毒动物的基因组和转录组数据,以及从粗毒液样本中获得的蛋白质组学数据,该方法可以识别大量的毒液肽序列,然后合成或重组生成,可用于治疗靶标的筛选。

2

噬菌体展示技术 

噬菌体展示技术可以产生大量针对治疗靶点的肽库。这一过程通常经过几轮筛选后产生高亲和力的靶结合物,然后使用药物化学策略来改善这些先导物的药物性质。

3

重组多肽制备解决方案 

重组技术为合成肽的生产提供了简便可靠的替代方案,此技术加速了肽相关研究,并促进了一系列重组生产药物的批准上市。

4

多肽药物的多维度表征方案 

从起始物料到终产物的多维度检测项目和成熟应用有助于保证多肽药物的高质量。

5

多肽药物的生物学分析 

艾杰尔-飞诺美的样品前处理工具

蛋白沉淀

固相萃取(SPE)

固相支撑液液萃取(SLE)

SCIEX的定量定性分析工具

SCIEX Triple Quad™ 7500三重四极杆质谱系统

SCIEX ZenoTOF® 7600 高分辨质谱系统

血浆中药物定量

代谢物鉴定

药物代谢动力学研究可以帮助指导多肽药物的结构优化、评估合适的给药途径、确定代谢相关种属,是多肽药物研发中的重要环节。

问渠哪得清如许?唯有源头活水来。相信随着科学的进步,高科技技术的应用,会给多肽药物的开发带来源源不断的活力,未来多肽药物的研发将会出现更多的创新。

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