Degarelix Acetate

肽类激活通路的失调会导致多种疾病，从而推动了肽类药物的发现与临床开发。许多内源性肽可激活G蛋白偶联受体（GPCR），迄今为止已有近50种GPCR肽类药物获批上市，其中大多数用于代谢性疾病或肿瘤治疗，另有十余种具有潜在“同类首创”地位的肽类疗法正处于研发管线中。目前大多数已有的肽类治疗药物为激动剂，这反映了当前主流策略——通过修饰内源性配体肽序列来靶向结合GPCR。近年来，越来越多的新策略被用于开发激动剂和拮抗剂，以引入化学新颖性并改善药物特性。在药效学方面，研究正朝着引导配体偏向激活特定下游信号通路的方向发展，以优化疗效并减少副作用。在药代动力学方面，延长血浆半衰期的修饰手段带来了革命性进展。本文重点探讨了提升其药代动力学和药效学特性的新兴策略。 靶向GPCR的肽类药物 效力、半衰期与给药方式 哪些药代动力学和药效学特性有助于肽类药物发挥疗效？目前尚无统一共识，但近期获批的药物呈现出一种趋势：即高且持久的靶点活性，同时兼具更长的血浆半衰期以及降低的酶代谢和肾脏排泄。经化学修饰的、靶向A类G蛋白偶联受体（GPCR）的肽类药物保持了较高的亲和力（中位pKi值为8.8），与天然肽类似，但其血浆半衰期显著延长（中位数达3小时，排除具有翻转动力学特性的化合物，而相应天然肽的半衰期约为5分钟）。此外，利用翻转动力学也已被用于延长血浆半衰期。例如，地加瑞克（表2）是一种合成的促性腺激素释放激素（GnRH）衍生物，可阻断内源性肽在垂体中的受体结合，用于治疗前列腺癌。皮下给药后，地加瑞克在注射部位形成储库，药物缓慢释放进入血液循环，从而实现长达42至70天的血浆半衰期。清除不受影响，主要通过肝胆系统水解以及肾脏排泄原形药物实现。同样，兰瑞肽是一种生长抑素激动剂，主要通过与SST2和SST5受体结合发挥作用，用于抑制生长激素释放以治疗肢端肥大症，它在注射部位也会形成药物贮库，血浆半衰期为22天，并且也含有非天然氨基酸（见框1）。 大多数靶向G蛋白偶联受体（GPCR）的肽类药物通过注射给药，尽管其他给药途径（例如鼻腔给药用于去氨加压素）正日益受到关注。带电荷且亲水的分子（如肽类）通常无法经口服吸收。经过数十年对修饰肽的合成研究，低膜通透性这一固有缺陷仍然限制了大多数肽类药物的口服生物利用度及其在组织中的分布，包括中枢神经系统。然而，已有若干令人鼓舞的应用实例采用了渗透促进剂策略，并正在深入探索构效关系（SAR），尤其是针对环状和构象受限的肽类。其中最先进且引人注目的方法由Emisphere公司开创，即使用一种无药理活性的小分子增强剂N-[8-(2-羟基苯甲酰基)氨基]辛酸酯（SNAC），与司美格鲁肽（一种已获批用于治疗2型糖尿病的注射用GLP-1受体激动剂）共制剂化。由此产生的口服司美格鲁肽显著提高了跨细胞通透性，其生物利用度达到约4%。最高剂量为每日一次口服40毫克，其疗效与每周一次皮下注射1毫克司美格鲁肽相当。口服司美格鲁肽已于2019年获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准。对于亲水性强、膜通透性差的药物（如肽类），吸收促进剂可提高膜通透性，从而改善其口服生物利用度。 提高脑部渗透性的实验方法包括将神经紧张素与一种可穿透血脑屏障的肽——Angiopep-2连接，从而通过受体介导的跨细胞转运使穿越血脑屏障的运输效率提高约十倍。这一方法足以逆转神经病理性疼痛和骨癌疼痛动物模型中的疼痛行为。 框1 非天然氨基酸与化学修饰 许多早期的肽类药物完全由蛋白质生成的（天然存在的）氨基酸组成。由于会被肽酶迅速酶解以及通过肾脏排出，这些药物在体内稳定性较差。它们几乎无法口服吸收，因此需要通过皮下或静脉注射给药。新一代肽类药物通常引入了非天然氨基酸残基，例如D-氨基酸、N-甲基氨基酸或具有非天然侧链的残基。此外，在合成过程中添加到肽分子上的非氨基酸单体化学修饰也变得越来越重要，包括N端修饰、C端封端、脂肪酸和聚乙二醇（PEG）基团等。在已获批的49种针对G蛋白偶联受体（GPCR）的肽类药物中，有22种全部由天然氨基酸构成，3种至少含有一种非天然氨基酸，3种至少含有一种化学修饰，而21种则同时含有化学修饰和非天然氨基酸（见图示）。 促肾上腺皮质激素类似物科西曲明（Cosyntropin）是首个获批用于治疗的靶向G蛋白偶联受体（GPCR）的肽类药物，于1967年获批，其组成仅包含天然氨基酸（包括人体内可生成的吡咯赖氨酸）。在随后20年（至1987年）获批的另外11种靶向GPCR的肽类药物中，仅有1种（五肽胃泌素）含有非天然氨基酸（β-丙氨酸，以丁氧羰基保护），另有1种（亮丙瑞林）在C端带有N-乙基帽，并含有一种非天然的d-亮氨酸残基。此后，含有非天然残基或化学修饰的获批肽类药物与全天然氨基酸肽的比例持续上升。2010年至2019年间，共有16种新的靶向GPCR的肽类药物获批，其中仅有5种完全由天然氨基酸构成。 通常通过引入非天然氨基酸或进行化学修饰来改变药物的效力、活性、亚型选择性、药效学或药代动力学等性质。首个获批用于激素相关疾病（包括乳腺癌、卵巢癌、子宫内膜癌或前列腺癌）的促性腺激素释放激素（GnRH）受体靶向肽是一种天然肽（戈那瑞林），但此后获批的针对同一受体的药物则引入了非天然氨基酸，从而改变了给药途径，并提高了药物的活性和稳定性。 奥曲肽是首个获得批准的生长抑素受体激动剂，于1987年获批用于肢端肥大症和胃肠胰肿瘤。奥曲肽含有非天然的d-色氨酸残基和修饰过的苏氨酸残基，使其这一八肽分子能够有效模拟内源性十四肽生长抑素的功能。后续研究促成了兰瑞肽（1994年获批）的问世，该药物引入了非天然的d-2-萘基丙氨酸残基，具有良好的临床疗效。帕瑞肽（2005年获批）是一种经过高度改造的环状六肽，其中五个氨基酸为非天然结构。这种设计不仅使帕瑞肽的分子尺寸较奥曲肽更小，还显著提高了其在体内的稳定性（半衰期为12小时，而奥曲肽仅为1.67小时）。 胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂是治疗2型糖尿病（T2D）及其他代谢性疾病的重要药物。首个获批用于T2D的GLP-1受体激动剂是艾塞那肽，于2005年获批，此后又有六种同类药物陆续上市用于相同适应症。文中详细讨论了这些肽类分子的结构如何影响其药理学特性和药物疗效。此外，还开发出将肽与较大分子连接的化合物，例如阿必鲁肽（一种与人血清白蛋白融合的GLP-1二聚体）和度拉糖肽（一种通过短肽连接子共价连接至人IgG4-Fc重链的GLP-1类似物）。 去氨加压素是少数可口服给药的肽类药物之一。其环化结构有助于抵抗代谢降解，而疏水性则增强了在肠道中的细胞吸收。尽管通过该途径的生物利用度非常低（0.08–0.16%），但这一水平已足以达到具有临床疗效的血浆浓度。去氨加压素的成功证明了通过工程改造使肽类药物具备口服活性的潜力。由于上述多种策略的应用，肽类药物发展的主要方向之一是靶向外周肽受体，尤其是与代谢性疾病相关的受体（表2）。 GLP-1受体激动剂的策略 GLP-1受体激动剂的发展历程体现了为应对肽类药物开发中的药代动力学挑战所采用的多种策略（图2；表4）。截至目前，已有七种肽类GLP-1受体激动剂获批用于治疗2型糖尿病，预计2020年全球销售额将至少达到100亿美元。 图2：靶向GnRH或GLP-1和/或GLP-2受体的肽类的二维和三维结构示意图。 表4 GLP-1肽类激动剂的演变，以延长血浆半衰期并减少给药间隔 GLP-1在治疗2型糖尿病方面具有多种有益作用。然而，由于该天然肽会被DPP4迅速酶解和灭活，其在血浆中的半衰期极短（约2分钟），因此无法作为有效的治疗药物使用。进一步的研究证实，通过皮下给药途径后，其在血浆中的清除率很高。 艾塞那肽（表4）是首个获批用于临床的GLP-1受体激动剂。1992年，Eng等人从墨西哥毒蜥（Heloderma suspectum）的唾液中发现了一种新的肽类激素——胰高血糖素样肽-4（exendin-4）。Exendin-4具有与GLP-1相似的多种药理特性：可促进胰岛素分泌并降低血浆葡萄糖水平。然而，与GLP-1不同的是，exendin-4对DPP4介导的裂解和失活具有抗性。作为艾塞那肽，exendin-4于2005年获批用于2型糖尿病（T2D）的辅助治疗，并于2009年获批作为单药治疗。尽管艾塞那肽在T2D治疗中已被广泛应用，但其在血浆中的半衰期较短，需频繁（每日两次）皮下注射，这限制了其疗效，导致患者依从性差，并增加了额外副作用的风险，例如注射部位感染。 在艾塞那肽取得成功之后，人们采用了多种策略来提高GLP-1受体激动剂的血浆稳定性与半衰期，减少肾脏排泄，并改善其口服生物利用度。这些策略大致可分为两类。一类是基于延长艾塞那肽的血浆半衰期，从而开发出每周一次给药（QW）的艾塞那肽和利西那肽。艾塞那肽QW是将艾塞那肽重新配制成由可生物降解聚合物聚(D,L-乳酸-共-乙醇构成的微球制剂，以延长给药间隔至每周一次。而利西那肽则通过对艾塞那肽序列进行修饰，包括在C端添加赖氨酸尾部，使其对DPP4酶的裂解具有抗性，从而延长了其在血浆中的半衰期。 另一种策略是修饰天然GLP-1肽，从而开发出利拉鲁肽、阿必鲁肽、度拉糖肽，以及最近获批的司美格鲁肽（图2；表4）。由于天然GLP-1半衰期较短，这主要是因其被DPP4酶裂解以及分子量较小导致肾脏快速清除所致，因此采用了多种策略相结合的方法。利拉鲁肽于2009年获批，是一种基于天然GLP-1肽的人源性GLP-1受体激动剂，仅在第34位氨基酸处进行了一次替换（Lys34Arg），并在第26位通过谷氨酸间隔物连接了一个C16棕榈酸侧链。这些修饰增强了其与血清白蛋白的结合能力，显著减少了肾脏清除和DPP4介导的降解。活性修饰后的GLP-1从白蛋白中缓慢而持续地释放，相比成熟内源性形式GLP-1（GLP-17–37）具有更慢的降解速度和更低的肾脏清除率。司美格鲁肽于2017年获批，在第8位引入了非天然氨基酸α-氨基异丁酸（见方框1），以减少DPP4的裂解，并在Lys26位置使用了一种不同的C18脂肪二元酸，从而实现更强的白蛋白结合。阿必鲁肽和度拉糖肽均为肽融合蛋白的变体。两者均因第8位的氨基酸替换而免受DPP4酶的降解，且都含有两个GLP-1分子：阿必鲁肽通过与人血清白蛋白融合，而度拉糖肽则通过一个短肽连接子与人IgG4-Fc重链共价结合。这些设计可延长分子的半衰期，其机制包括通过新生儿Fc受体（FcRn）介导的再循环作用以及分子量的增加。 所有这些GLP-1受体激动剂均需皮下注射给药。然而，目前已有多种有前景的口服给药方式处于不同开发阶段，其中包括最近获批的口服司美格鲁肽，其与SNAC联合制剂已在“效力、半衰期和给药方式”中有所描述。 配体偏向性 传统的药物-受体理论认为，药物具有两个特性：亲和力和内在活性。亲和力是衡量药物与其靶标结合紧密程度的可量化指标，对于每一对药物-受体而言是恒定的，这支持了基于药物化学的构效关系研究，以及在靶标受体与非靶标受体之间实现药物选择性的应用。然而，亲和力并不能说明药物与受体相互作用所产生的功能后果。这一功能后果由“内在活性”这一术语来定义，它描述的是药物对受体活性所产生的效应。根据这一原始定义，药物要么是激动剂（兼具亲和力和内在活性），要么是拮抗剂（具有亲和力但无内在活性），这种分类方式在过去几十年中一直是药物研发的理论基础。然而，越来越多的证据表明，简单的激动或拮抗概念仅触及了药物-受体信号传导图景的表面。如今我们已知，受体可采取多种构象状态，从而催生了诸如组成性活性和偏向性信号转导（或称功能选择性）等重要的新药理学概念。由于肽类分子相对较大，它们通常会与G蛋白偶联受体（GPCR）的细胞外结构域和跨膜结构域中的多个关键位点相互作用。这些现代药理学概念对于新肽类药物的设计和优化具有重要意义，尤其当其与本文后文所述的结构生物学技术结合使用时。 一种受体可能参与多种下游信号通路，但与该受体具有亲和力的配体可能仅影响其中一部分通路，并且对某些通路表现为激动剂，而对另一些则表现为拮抗剂。这一观察结果构成了配体偏向性（ligand bias）概念的基础，也是本综述中所定义的偏向性肽类配体的核心依据。该原则已被用作从文献中识别偏向性肽类化合物的标准（见方框2）。偏向性通常是在两种最详尽研究的G蛋白偶联受体（GPCR）信号通路背景下进行分析的，即由β-阻滞蛋白或G蛋白结合GPCR复合物所启动的通路。然而值得注意的是，偏向性信号可指代任何被检测到的信号通路——例如涉及不同亚型G蛋白的通路——并且其特性既取决于具体情境，也取决于特定通路。因此，作用于同一受体的多种药物均可被归类为激动剂，但每种药物在该受体调控的细胞通路中可能表现出不同的功能选择性特征。 在特定信号通路中，偏倚性有多重要？从生理学角度来看，促性腺激素释放激素1型受体（GnRH1受体）就是一个典型例子。与其他肽类结合的G蛋白偶联受体（GPCR）不同，该受体缺乏细胞内C端结构域。通常情况下，GPCR受到激动剂长期刺激后，其细胞内C端的氨基酸残基会被磷酸化，进而与β-阻滞蛋白（β-arrestin）相互作用。这种相互作用会引发受体的内吞作用，终止信号传导，并导致受体对配体的脱敏。而GnRH1受体不会因激动剂刺激而发生磷酸化，也不与β-arrestin结合，因此其内吞过程较为缓慢。相比之下，存在于其他脊椎动物中的GnRH2受体保留了C端结构域，受到刺激后可发生C端残基磷酸化、与β-arrestin结合、受体内吞以及快速脱敏。 在药物发现中，偏向性激动剂的重要性如何？针对促性腺激素释放激素受体（GnRH受体）所提出的这种二分法表明，使化合物偏向于避免β-阻滞蛋白招募和受体内化，将有助于减少导致药物疗效受限的脱敏现象。偏向性可能还具有其他重要的临床意义。例如，由μ-阿片受体（MOR）激动剂治疗引起的β-阻滞蛋白介导的呼吸抑制是一种不良反应，而使用偏向性激动剂可能减轻这一副作用。此外，在疾病状态下内源性Apelin下调时，Apelin受体作为机械感受器可引发心脏的牵张诱导性肌病。用偏向性激动剂替代缺失的Apelin，或许可以避免激活这一有害通路（参见Apelin受体）。 偏向性信号传导可能为G蛋白偶联受体（GPCR）激动剂带来一种新的、更具特异性的药理学策略，下文将介绍一些相关实例。然而，目前绝大多数偏向性信号传导的例子都是通过相对简单的体外细胞输出来定义的。要预测其临床获益，需要理解与疾病相关的细胞机制，并通过合适的体外细胞信号通路检测来鉴定具有偏向性的配体。许多受体——包括由促性腺激素释放激素（GnRH）、阿片类物质、趋化因子、神经肽S、蛋白酶或甲状旁腺激素激活的受体——也表现出偏向性，但未在下文中讨论。 框2 量化配体偏向性 近二十年前，为了解释不符合传统双态受体模型的数据，提出了激动剂特异性G蛋白偶联受体（GPCR）活化状态会导致信号通路特异性激活的假说。如今已明确，具有相同受体亲和力的不同化合物可诱导出配体特异性的GPCR构象，并各自引发特定的下游激活模式。早期关于偏向性激动剂的证据包括观察到：由同一受体调控的不同信号通路中，配体的相对效力和/或最大反应强度的排序可能不同。在极端情况下，某些化合物可能激活一条通路的同时抑制另一条通路，而这两条通路均能被同一受体激活。这种简单的偏向性衡量方法已被更复杂的分析所取代，这些分析通过将待测化合物与参考配体进行比较，并考虑受体密度和偶联效率等实验差异，从而提供更精确的结果。一种分析方法使用参考配体，该配体可以是任意化合物，但最合适的可能是靶受体的内源性激动剂（本综述中即采用此方式），用于区分系统偏差与配体偏差。偏向性配体（可能包括参考化合物）可稳定受体的特定构象，使其优先与一条或部分信号通路相互作用。化合物可在多种实验中进行比较，以确定其完整的信号转导特征，但在实际操作中，通常仅检测具有临床相关性的信号通路，从而筛选出具有理想药理特征的先导化合物。应仔细避免来自实验、系统和动力学方面的混淆偏差。 偏向性激动剂与拮抗剂：与参考配体（图中蓝色）相比，偏向性化合物在通路A中可能具有相似的活性，但在通路B中表现出较低的活性（绿色）或无激动作用（红色）。目前通常未报道那些在通路A中具有正常活性、但对通路B无影响的偏向性激动剂是否表现为内源性激动剂的拮抗剂，但这可能具有相关意义。如果该偏向性激动剂用于替代缺失的内源性肽，并且激活某些下游信号通路而避免激活其他通路是有益的（例如，激活G蛋白依赖性通路但不招募β-阻滞蛋白，从而限制受体的内化和脱敏），那么该偏向性化合物在第二条通路上活性降低或完全无效可能并不关键。然而，在受体系统过度激活的情况下，对通路B无影响的偏向性配体将特异性地拮抗内源性肽对该通路的作用。其他偏向性配体可能对所有通路均产生拮抗作用，但对某一通路的功能亲和力显著高于另一通路。 血管紧张素II与AT1受体 靶向血管紧张素（AT1）受体的偏倚性肽激动剂是外周G蛋白偶联受体（GPCR）靶点中研究最为广泛的。该肽-受体对在调节血压方面具有重要作用；AT1受体是“沙坦”类小分子拮抗剂的作用靶点，这类药物被用作降压药。 早期研究发现了一种合成的血管紧张素II类似物SII，它能高亲和力地结合AT1受体，并使其内化（可能通过招募β-阻滞蛋白实现，但未进行直接测量），同时激活β-阻滞蛋白介导的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号通路，却不会诱导G蛋白介导的肌醇三磷酸（IP3）生成。随后开发出更有效的化合物，这些化合物可刺激β-阻滞蛋白介导的信号传导，同时竞争性拮抗G蛋白偶联作用，其中包括TRV027（Sar-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-d-Ala-OH；表3）。在大鼠中，TRV027拮抗了AT1受体介导的G蛋白信号传导，并降低平均动脉压，其效果与降压药氯沙坦相似。关键的是，TRV027对心肌收缩力的影响与氯沙坦相反：TRV027诱导了β-阻滞蛋白介导的激酶通路激活，并增加内皮型一氧化氮合酶的磷酸化水平，从而增强心脏收缩力。这种药理特性表现为降压作用与心输出量增加相结合，在犬心力衰竭模型中显示出有益效果。研究发现，TRV027与常用袢利尿剂呋塞米联用时，可维持呋塞米介导的排钠和利尿作用。 随后，该分子在急性心力衰竭患者中进行了评估，旨在降低后负荷的同时提高心脏功能并维持每搏输出量。在血浆肾素水平升高（提示急性心力衰竭）的个体中，报告了血压短暂、可逆且轻微（约5 mmHg）的下降，但在肾素水平正常的志愿者中未观察到变化。然而，在一项IIb期随机双盲临床试验中，经过30天随访，该药物与标准治疗药物相比未显示出明显优势。其疗效不足的原因尚不清楚。靶点结合不足似乎不太可能，因为最高剂量下的血浆峰浓度（Cmax）约为580 nM，结合低血浆蛋白结合率和高亲和力（16 nM），预计应能实现显著的受体占有率。在心力衰竭等疾病状态下，信号通路可能发生了细微改变，从而影响药物疗效。血管紧张素II、SII和TRV027具有不同的下游磷酸化事件和基因表达谱，这凸显了对偏向性肽类配体信号通路进行综合分析的必要性，其中一些配体正被评估用于临床。此外，研究人员还开发了一些作为工具化合物的肽类，其偏向性与TRV027相反，因而被认为可能具有有害作用，这将有助于进一步深入了解该信号通路。 Apelin受体 Apelin系统在生理上拮抗血管紧张素II的信号通路。尽管目前尚无获批药物针对该系统，但这一A类G蛋白偶联受体及其配体apelin和elabela（也称为apelin受体早期内源性配体或toddler）可能在心血管系统的生理调节中发挥重要作用。已有研究提出，apelin系统的失调及内源性肽的缺失可能与多种疾病相关，如肺动脉高压和心力衰竭，这表明利用偏向性配体更精准地靶向apelin信号通路具有潜在价值。具体而言，若使用一种偏向G蛋白的激动剂来替代缺失的配体，则可减少重复使用时对apelin受体脱敏的风险。有趣的是，缺乏apelin受体的小鼠能够避免慢性压力超负荷引起的左心室肥厚和心力衰竭，而缺乏apelin本身的小鼠则未表现出这种保护作用。在心脏中，apelin通常通过Gαi介导的保护性反应发挥作用；然而，在缺乏apelin的情况下，心脏中的apelin受体会通过β-arrestin通路作为机械张力感受器发挥作用。阿片肽受体敲除小鼠的心肌细胞肥厚性拉伸反应减弱。因此，偏向G蛋白信号通路或优先阻断β- arrestin信号的阿片肽受体配体可能对心力衰竭患者有益。 Preproapelin 肽是一种由77个氨基酸组成的肽，预测其可被切割为多种具有生物活性的肽段，包括阿佩利肽-36（对应第42至77位氨基酸）、阿佩利肽-17、阿佩利肽-13（对应第65至77位氨基酸）以及一种吡咯赖氨酸修饰形式[Pyr1]阿佩利肽-13。在体外的人心血管组织中，发现阿佩利肽-13、[Pyr1]阿佩利肽-13（被鉴定为主要异构体）和阿佩利肽-36作为血管扩张剂和正性肌力药物时具有相同的效力；然而，在基于细胞的实验中，阿佩利肽-13和阿佩利肽-36诱导了不同的受体内化模式。这些数据表明，假定的内源性阿佩利肽异构体在体内可能表现出独特的信号传导特征，但这种差异是否具有生理或病理生理意义目前尚不清楚。不过，已有研究在体外观察到特定的通路偏向性：例如，在cAMP和β- arrestin检测中，与[Pyr1]阿佩利肽-13相比，N端延长的阿佩利肽-17对β-arrestin通路表现出约70倍的偏向性。基于阿佩利肽序列的修饰肽也显示出类似的通路偏向性。与apelin-17相比，缺失C末端苯丙氨酸（Lys16Pro）的截短型apelin-17，或C末端苯丙氨酸被丙氨酸取代的apelin-17及[Pyr1]apelin-13（分别对应Lys17Ala和pGlu13Ala），在抑制cAMP方面仍保持相似的结合亲和力和活性，但不会诱导受体内化。事实上，apelin介导的受体内化需要C末端苯丙氨酸与芳香族口袋中残基（大鼠apelin受体中的Phe255和Trp259）之间的相互作用。在下游信号通路方面，apelin-17通过Gαi依赖和β-arrestin依赖两种方式激活细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）的磷酸化，而Lys16Pro的作用则依赖于G蛋白但不依赖β-arrestin。apelin受体C末端高度保守的Ser348对与G蛋白偶联受体激酶（GRK）的相互作用以及β-arrestin介导的信号传导至关重要，但将Ser348替换为丙氨酸并未改变受体在细胞表面的表达、配体结合能力，或Gαi和Gαq通路的激活。 基于apelin-13结构设计的一系列新型环状肽被用于评估其在apelin受体上的信号偏向性。主要结论是，与线性肽的数据一致，C端氨基酸对于受体结合、β-arrestin招募以及受体内化至关重要。此外，[Pyr1]apelin-13序列中的N端RPRL基序对受体结合绝对必要。早期的构效关系研究表明，His7和Met11的取代并不影响配体的结合或功能。从这些构效关系研究中可以明显看出，可设计出具有G蛋白或β-arrestin信号偏向性的修饰肽，例如大环肽MM07（参考文献）。MM07在大鼠和健康志愿者中均能诱导血管舒张并增加心输出量，这在临床应用中可能是有益的；更重要的是，重复给药后受体未出现脱敏现象。随后的研究还表明，该肽在大鼠肺动脉高压模型中具有治疗效果。如上文针对GLP-1所述，对MM07或类似偏向G蛋白的肽类进行进一步修饰，可能会得到一种血浆半衰期更长的肽，从而推进至原理性临床研究。 胃饥饿素受体 如上所述，ghrelin 是一种参与饥饿信号传导的肠道激素，因此 ghrelin 受体成为抗肥胖药物的潜在靶点。然而，ghrelin 的生理作用多种多样，包括影响胃动力、生长激素释放、奖赏行为和情绪等。因此，模拟或阻断 ghrelin 的药物可能具有多种治疗用途，但开发此类药物的动力受到潜在靶向不良副作用的限制。如今发现能够区分不同 ghrelin 响应的化合物，表明有可能开发出偏向性配体，例如选择性降低体重。通过对 ghrelin 逆向激动剂 [d-Arg1,d-Phe5,d-Trp7,9,Leu11] 物质 P 进行结构修饰，研究人员生成了一系列含有 N 端 d-Trp-Phe-d-Trp（wFw）基序且 C 端连接不同肽模拟间隔物的化合物。其中一种化合物 wFw–异烟酰胺酸是首个 ghrelin 受体偏向性激动剂，与已知的 ghrelin 模拟物不同，它不通过血清反应元件（SRE）通路（推测位于 Gα12/13 下游）进行信号传导，但可激活 Gαq 和 ERK1/2 通路。通过诱变和建模研究揭示了一个可能的解释：wFw-异烟酰胺酸并不与对ghrelin或其他ghrelin模拟物结合及功能至关重要的受体残基相互作用。wFw-异烟酰胺酸未能刺激大鼠进食，这可能反映了SRE通路在此功能中的相对重要性。如果得到证实，这些数据意味着可以设计出具有偏向性的ghrelin配体，以区分其对生长激素释放和食物摄入的不同效应。对于另一种靶向ghrelin的肽类药物ulimorelin（表3），其对肠道运动的促动力作用持续存在，不同于其他ghrelin激动剂所表现出的快速耐受现象。或许ulimorelin并未激活β-阻滞蛋白信号通路，从而限制了长期使用时受体的脱敏。此外，ulimorelin可模拟ghrelin的食欲促进和肠道运动效应，但并非生长激素分泌促进剂。这种独特的药理特性是否由通路偏向性所致尚不清楚。遗憾的是，尽管乌利莫林在其他胃饥饿素模拟物中表现出明显优势，但由于其在术后肠梗阻中的疗效不及安慰剂，一项III期临床试验已被终止。 胃饥饿素受体表现出高度的组成型活性，且不受细胞环境影响。这种活性在一种与身材矮小相关的天然人类突变受体（Ala204Glu）中被消除。该突变增加了胞外环2（ECL2）C端区域形成伸展α-螺旋的可能性，从而限制了蛋白质这一部分的构象，导致组成型活性丧失。此外，尽管胃饥饿素诱导的Gαq和Gα12/13信号通路基本不受该突变影响，但β-阻滞蛋白介导的反应显著减弱，表明ECL2在决定配体偏向性方面也具有重要作用。已有研究提出，受体的组成型活性可能参与小鼠禁食诱导的过度进食现象。通过使用反向激动剂也可在胃饥饿素受体上实现偏向性信号传导，这为未来的药物研发提供了重要线索。 GLP-1受体 B类受体也具有配体偏向性。GLP-1通过与多种不同的G蛋白及多个信号通路相互作用，可能介导胰岛素分泌和血糖调节。通路偏好性可能由激动剂和/或细胞类型决定。源自前胰高血糖素肽的内源性肽包括全长型（GLP-11–36、GLP-11–37）和截短型（GLP-17–36、GLP-17–37；即成熟异构体）GLP-1，每种形式均可存在酰胺化修饰，此外还包括氧肠肽。已通过检测cAMP、钙离子动员和ERK1/2磷酸化的生理相关实验，比较了这些内源性肽激动剂以及临床使用的肽模拟物艾塞那肽的作用效果。以GLP-11–37酰胺为参照配体，较短的GLP-1异构体和艾塞那肽表现出相似的通路激活特征，而较长的GLP-1异构体和氧肠肽则显示出一定的通路偏向性。随后，通过肽库筛选鉴定出一种N端修饰的艾塞那肽衍生物——exendin-P5。研究表明，P5具有G蛋白偏向性（缺乏β- arrestin活性），在2型糖尿病的慢性小鼠模型中比艾塞那肽更有效，提示G蛋白偏向性配体在此病症中可能更具优势。 一种生成偏向性GLP-1变体的新策略是将肽主链中的特定α-氨基酸替换为β-氨基酸或非蛋白质编码的α-氨基酸。由此产生的α-β肽可抵抗内源性肽酶的降解。例如，α-氨基异丁酸是一种在自然界中罕见但具有强螺旋诱导作用的氨基酸，能够保护N端免受DPP4和中性内肽酶（neprilysin）的降解。硫代酰胺化也能抑制降解，经硫代酰胺化的GLP-1类似物在体外的半衰期可达数小时，而天然肽的半衰期仅为2分钟。硫代酰胺类化合物不表现出显著的β-阻滞蛋白激动活性，因此也具有G蛋白偏向性。另一种可能但颇具挑战性的策略是开发变构调节剂，以同时影响内源性肽的结合动力学和信号偏向性。  降钙素受体 利用降钙素（CT）受体进行的实验是最早阐明不同组织间激动剂相对效力差异并不一定意味着这些组织表达不同受体亚型的研究之一。人源和鲑鱼降钙素均获美国食品药品监督管理局（FDA）批准用于治疗佩吉特病（表1、2）。有趣的是，它们在不同G蛋白通路中表现出不同的结合动力学、亲和力和功能效能，提示它们稳定了CT受体的不同活性构象。由于存在两种主要的剪接变体，其组织特异性表达模式并耦联至不同的信号通路，因此对人源受体激活的响应较为复杂。其中占主导地位的人源受体亚受体，在第一个胞外环（ECL）中缺少一个16个氨基酸的插入序列，而该序列存在于较少见受体亚型中。两种变体对降钙素肽的结合亲和力相近；然而，与CT(a)受体相比，CT(b)受体内化能力较弱，并且更倾向于激活Gαs而非Gαq。通过分子动力学模拟映射的突变数据表明，ECL2在与Gαs–cAMP通路相关的构象传播中起重要作用，这与由ECL3传递的配体特异性和通路特异性效应不同。这些观察结果凸显了CT受体在配体相互作用和受体激活机制方面，与其他B类受体GLP-1（参考文献）相比存在差异。 催产素受体 阿托西班被描述为一种催产素受体拮抗剂，临床上用于预防早产，其作用机制是通过阻断与Gαq偶联的细胞内Ca²⁺升高来抑制子宫收缩。然而，阿托西班更准确地应被归类为一种偏向性配体，因为它不仅能拮抗Gαq信号通路，还能促进催产素受体与Gαi的偶联（后者通过MAPK通路抑制细胞增殖）。这一点具有重要意义，因为催产素受体在多种癌症中过度表达，因此阿托西班可能被重新用于化疗。有趣的是，尽管阿托西班可激活或抑制不同Gα蛋白下游的信号通路，但对β- arrestin信号通路影响甚微：暴露于阿托西班后，受体的内化作用显著减弱，而催产素刺激下这些受体会迅速且明显地消失。此外，预先给予阿托西班可竞争性地阻断催产素诱导的IP3积累。后续研究证实，阿托西班不会将β-arrestin招募至催产素受体，并且对Gαi3的选择性高于其他Gαi亚型。 参考文献：www.nature.com/articles/s41573-020-0062-z 扫码联系我们 电话：18455186404 微信：salepeptide 定制多肽，肽库生物

摘要       多肽是由氨基酸通过肽键连接而成的一类生物活性分子，兼具小分子药物与蛋白质药物的独特优势，已成为当代药物研发的重要方向。截至目前，全球已有80余种多肽药物获FDA批准上市，150余种处于临床前开发阶段，市场规模约500亿美元，年增长率达20%，远超总体医药市场9%的增速。多肽药物以其高活性、低毒性、研发周期短等优势，在代谢疾病、肿瘤、抗感染、免疫调节等领域展现出广泛的治疗价值。然而，稳定性差、口服生物利用度低、半衰期短等固有局限仍是制约其发展的关键瓶颈。近年来，环肽设计、订书肽技术、多肽偶联药物、AI辅助计算设计以及新型递送系统等前沿技术的快速发展，正在系统性地突破这些壁垒。本文基于多肽药物领域权威文献，系统综述多肽的基本特性与分类、主要治疗领域应用、合成与制备技术、面临的核心挑战及未来发展趋势，以期为多肽药物研发与决策提供参考。 关键词：多肽药物；制药应用；环肽；口服递送；计算辅助设计；发展前景 一、引言       多肽（Peptide）是介于小分子化学药物与蛋白质生物大分子之间的一类重要药物分子。自1902年Emil Fischer首次提出"肽"的概念、Bayliss和Starling发现首个多肽物质胰泌素以来，多肽研究已走过逾百年历程（来源：《多肽药物研究与开发》）。1953年，du Vigneaud团队完成首个生物活性肽催产素的化学合成并获诺贝尔化学奖；1963年Merrifield发明固相合成法，使多肽的高通量、规模化合成成为可能，推动了多肽药物的蓬勃发展（来源：《多肽药物研究与开发》）。       当前，多肽药物正处于高速发展阶段。全球已上市70~80余种多肽药物，100余种处于临床试验阶段，400余种处于临床前研究（来源：《多肽药物研究与开发》）。市场方面，多肽药物年增长率约20%，远超医药市场整体9%的增速；1995年以来约三分之一的新药与多肽/蛋白质相关（来源：《多肽药物研究与开发》）。据统计，多肽药物市场约500亿美元，已有80多种获FDA批准上市，主要应用于代谢疾病与肿瘤领域（来源：《Peptide Therapeutics》）。       然而，多肽药物的发展仍面临严峻挑战：膜渗透性差、蛋白酶降解敏感、口服生物利用度极低（通常仅约1%），导致约90%的多肽药物需注射给药（来源：《Peptide Therapeutics》；《多肽药物研究与开发》）。如何突破这些瓶颈，实现多肽药物从注射向口服、从胞外向胞内的拓展，是当前领域的核心课题。本文将系统梳理多肽药物在制药中的应用现状，分析关键挑战，并展望未来发展前景。 二、多肽的基本特性与分类 2.1 定义与化学性质       多肽是由氨基酸通过肽键（-CO-NH-）连接形成的化合物，具有明确的N端（氨基端）和C端（羧基端）。当多肽分子质量在10,000以上时即被称为蛋白质；通常以含51个氨基酸残基、分子量5,733 Da的胰岛素为划分界限，低于此标准即为多肽（来源：《氨基酸-多肽-蛋白质》；《多肽药物研究与开发》）。       多肽的核心结构特征包括：（1）肽键的共价连接方式决定了其一级结构；（2）N端和C端的游离基团赋予其端基反应特性——N端可与2,4-二硝基氟苯（DNFB）反应生成黄色衍生物，亦可与异硫氰酸酯反应生成苯乙内酰硫脲衍生物，后者是多肽测序仪的工作基础（来源：《氨基酸-多肽-蛋白质》）。多肽的化学性质受氨基酸侧链影响显著，具有两性解离、等电点等特征，且在碱性条件下易发生消旋化。 2.2 分类体系 多肽可从多个维度进行系统分类：       按氨基酸数量：寡肽（≤15个氨基酸残基）与普通多肽（2~50个氨基酸残基）。随氨基酸数量增加，排列组合呈阶乘级增长——三肽可有6种，六肽可达720种（来源：《氨基酸-多肽-蛋白质》）。       按结构特征：同聚肽（直链肽、环状肽，后者包括全α-环肽、内酯环肽、含二硫键环肽等）与杂聚肽（糖肽、脂肽、色素肽、缩脂肽等）（来源：《多肽药物研究与开发》）。       按来源：天然多肽（动物来源如防御素、芋螺毒素；植物来源如植物环肽；微生物来源如短杆菌肽、杆菌肽）、基因重组多肽（通过基因工程技术表达，如人胰岛素）和化学合成多肽（目前多肽药物生产的主流方式之一）（来源：《活性多肽研究开发与应用》；《多肽药物研究与开发》）。       按功能：多肽激素（加压素、催产素等）、细胞因子模拟肽、免疫活性肽（胸腺肽、干扰素等）、抗菌多肽（防御素、天蚕素等）、抗病毒多肽、神经活性肽（内啡肽、脑啡肽等）、多肽疫苗、诊断用多肽及药物载体多肽（RGD肽、穿膜肽等）（来源：《多肽药物研究与开发》）。 2.3 多肽药物的优势与固有局限       优势方面：多肽药物结构清晰、作用机制明确，多源于内源性肽，具有高活性低毒性的特点，用药剂量小，无小分子药物的异化生物代谢毒性，无蓄积性。研发周期短——序列确定周期可缩短至数月至2年，远低于小分子药的7~10年。免疫原性相对蛋白质类药物更低，易于通过化学修饰（如PEG修饰、氨基酸置换、环化等）改善药代动力学性质（来源：《多肽药物研究与开发》）。       固有局限：活性受氨基酸序列、末端基团、二硫键位置、空间结构影响大；稳定性差，易发生脱酰胺、氧化、水解、消旋、二硫键错配、β-消除、聚集沉淀等；半衰期短、清除率高，易被蛋白酶降解；胞膜转运能力差，非注射给药生物利用度仅百分之几（来源：《多肽药物研究与开发》）。这些固有局限构成了多肽药物发展的核心壁垒，也催生了大量的技术创新。 三、多肽药物在制药中的应用       多肽药物因广泛的生物活性及良好的安全性，已在全球范围内获批应用于多个治疗领域。以下按主要疾病领域梳理代表性药物。 3.1 代谢疾病领域       糖尿病是多肽药物研发和投资的重点领域。GLP-1受体激动剂类药物是该领域最成功的代表：       艾塞那肽（Exenatide，Byetta）：首个上市GLP-1受体激动剂，用于2型糖尿病治疗，但半衰期仅2~3小时，需每日两次注射（来源：《多肽药物研究与开发》）。 利拉鲁肽（Liraglutide）：通过棕榈酸修饰与白蛋白结合，将半衰期从天然GLP-1的2分钟延长至13小时，实现每日一次给药（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。       索马鲁肽（Semaglutide）：采用硬脂酸+PEG修饰，半衰期达7天，可每周一次皮下注射；其口服制剂于2019年获FDA批准，使用SNAC吸收促进剂，口服生物利用度约4%，是多肽口服递送的重大突破（来源：《Peptide Therapeutics》；《活性多肽研究开发与应用》）。       度拉糖肽：GLP-1与Fc片段融合蛋白，半衰期>90小时；阿必鲁肽为GLP-1与人血清白蛋白（HSA）融合蛋白，半衰期6~10天，均实现长效给药（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。       此外，普兰林肽（淀粉素类似物）作为糖尿病辅助治疗药物已上市，聚乙二醇洛塞那肽作为国产仿制药也已获批。这些案例清晰展示了多肽药物从短效到长效、从注射到口服的技术演进路径。 3.2 肿瘤领域       肿瘤治疗是多肽药物另一重要应用方向，主要策略包括激素依赖性肿瘤的内分泌治疗和靶向递送：       LHRH/GnRH类似物：戈舍瑞林（植入剂，缓释1/3个月）、亮丙瑞林（微球缓释1/3/4/6个月）、曲普瑞林（微球缓释1个月）、布舍瑞林（鼻喷剂）等通过抑制性激素分泌，广泛用于前列腺癌、乳腺癌治疗（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。长效缓释微球制剂是此类药物的核心技术突破。       其他抗肿瘤多肽：硼替佐米（蛋白酶体抑制剂，用于多发性骨髓瘤）、地加瑞克（GnRH拮抗剂，用于前列腺癌）、RGD肽（抑制肿瘤侵袭转移）等已上市或进入临床（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。特别值得关注的是DTS-201——阿霉素与肿瘤特异性多肽的前药偶联物，在I期临床试验中剂量达阿霉素3.75倍仍耐受良好，展示了多肽前药策略的潜力（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。 3.3 抗感染与免疫调节       抗感染多肽药物在耐药菌问题日益严峻的背景下尤为重要：       糖肽类抗生素：万古霉素、替考拉宁用于耐药革兰阳性菌感染（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。        环脂肽抗生素：达托霉素为13元环脂脱氧肽，含5个非蛋白氨基酸，是耐药菌感染的重要治疗选择（来源：《Cyclic Peptide Design》）。 抗真菌：卡泊芬净（棘白菌素类）用于真菌感染（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。       抗HIV：恩夫韦肽（融合抑制剂）、国产西夫韦肽已上市；lugdunin为首个从人体共生菌发现的含噻唑烷环环肽抗生素，对MRSA、万古霉素耐药肠球菌有效（来源：《Cyclic Peptide Design》）。       免疫调节方面，环孢素A（免疫抑制剂，用于器官移植排斥）是微乳制剂的成功案例；胸腺肽α₁和胸腺五肽用于慢性乙型肝炎、免疫缺陷病及肿瘤辅助治疗；重组人白介素-2和-11分别用于肿瘤免疫治疗和血小板减少症（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。 3.4 内分泌与心血管领域       内分泌领域：去氨加压素（L-精氨酸替换为D-精氨酸，半衰期从10~35分钟延长至3.7小时）用于尿崩症；催产素用于引产；重组人生长激素用于生长激素缺乏症；促皮质素及多种衍生物（锌促皮质素、24肽、25肽、28肽等）用于肾上腺皮质功能减退（来源：《活性多肽研究开发与应用》；《多肽药物研究与开发》）。       心血管领域：阿替普酶（溶栓药，用于急性心肌梗死）、依替巴肽（GPIIb/IIIa拮抗剂，用于急性冠脉综合征）、利那洛肽（口服环肽，鸟苷酸环化酶-C激动剂，用于便秘型肠易激综合征）均已上市（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。鲑鱼降钙素（鼻喷剂型，用于骨质疏松症）和特立帕肽（PTH类似物，用于骨质疏松症和骨折愈合）则是骨代谢领域的代表药物（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。 3.5 其他应用       诊断用多肽：胰泌素配合胰血管造影辅助胰腺肿瘤诊断；肝炎病毒和艾滋病病毒多肽抗原用于抗体检测（来源：《多肽药物研究与开发》）。      药物载体多肽：RGD肽靶向整合素实现肿瘤靶向递药；穿膜肽（Tat片段、Penetratin等）可携带大分子药物进入细胞，拓展多肽药物的胞内靶点覆盖范围（来源：《多肽药物研究与开发》）。       食品与保健品：大豆多肽（降血压、降胆固醇）、玉米多肽（护肝、解酒）、苦瓜多肽（降血糖）、胶原肽（美容、促进成骨）、虫草肽（保护心血管）等功能肽已在保健领域广泛应用（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。 四、多肽合成与制备技术4.1 固相合成与液相合成       固相合成（SPPS） 由Merrifield于1963年发明，肽链从C端到N端在固相树脂上逐步延伸，通过过滤洗涤去除过量试剂和副产物，可合成最长约100个氨基酸的肽段。主要策略包括Fmoc-SPPS（碱敏保护基，条件温和，自动化程度高）和Boc-SPPS（酸敏保护基，适合长肽和C端硫酯合成）。两者可正交联用发挥各自优势（来源：《Peptide Synthesis》）。       微波辅助SPPS是近年重要进展——HE-SPPS方法采用DIC/Oxyma在90℃下2分钟偶联，消除偶联后洗涤步骤，cycle时间仅4分钟，溶剂消耗减少90%，并可降低精氨酸γ-内酰胺、天冬酰亚胺等副反应（来源：《Peptide Synthesis》）。       液相合成在溶液中进行，每步中间产物可纯化、可得到理化常数，适用于寡肽和中短链肽，瑞林类药物等短肽首选液相法。但步骤烦琐冗长、转移过程易损失是其主要不足（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。       液-固联用法结合两者优势，针对长链肽采用分段策略——固相合成短肽片段再液相片段缩合，已成功应用于戈那瑞林、T20三十六肽等大规模生产（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。       化学合成与生物合成（基因重组）各有适用范围：化学合成适合中短链肽（<40个氨基酸），可引入非天然氨基酸进行结构改造；基因重组适合长链肽和蛋白质（如胰岛素51肽、生长激素191肽），成本低、适合大规模生产（来源：《活性多肽研究开发与应用》）。4.2 环肽的设计与合成       环肽因能桥接小分子与蛋白质/抗体的化学空间，已成为新药物先导的重要替代来源（来源：《Cyclic Peptide Design》）。环化策略主要包括：头尾环化：N端氨基与C端羧基形成肽键，消除末端基团，可保留β-转角构象；侧链-侧链环化：i与i+4/i+7位通过二硫键、内酰胺桥、烃类订书钉、乙炔连接等交联，稳定α-螺旋构象；订书肽：i,i+4/i,i+7位α,α-二取代非天然氨基酸烯烃侧链经Grubbs催化剂RCM反应构建全烃连接，显著提升螺旋度、蛋白酶抗性和细胞通透性，代表药物ALRN-6924（MDM2/MDMX双抑制剂）已进入临床II期（来源：《Cyclic Peptide Design》）。       环化对通透性的提升效果显著——环十肽MDCK-LE通透性（5.4×10⁻⁶ cm/s）显著高于线性类似物（0.6×10⁻⁶ cm/s），相同极性的环肽与线性肽相比通透性高近10倍（来源：《Cyclic Peptide Design》）。4.3 多肽偶联与修饰技术       多肽偶联技术为多肽药物的功能化与靶向递送提供了关键工具。铜催化叠氮-炔环加成（CuAAC）点击化学是最常用的偶联策略，化学选择性高，三唑环可模拟酰胺键，已广泛应用于肽-聚合物、肽-纳米颗粒、肽-蛋白质偶联（来源：《Peptide Conjugation》）。酶促连接（如Sortase A识别LPXTG motif）可形成天然肽键，适用于毒液肽连接和定点修饰。组氨酸位点选择性偶联、电化学C端修饰等新技术则实现了无保护肽的后期功能化（来源：《Peptide Conjugation》）。        半衰期延长修饰是制药应用的核心策略：D-氨基酸替换（那法瑞林半衰期从2~4分钟延长至3小时）、PEG修饰（PEG化干扰素α半衰期延长330倍）、脂肪酸修饰（利拉鲁肽棕榈酸修饰半衰期从2分钟延长至13小时）、蛋白融合（度拉糖肽与Fc融合半衰期>90小时）等策略已成功转化上市产品（来源：《活性多肽研究开发与应用》；《Peptide Therapeutics》）。 五、多肽药物面临的挑战5.1 稳定性与生物利用度瓶颈       化学稳定性问题是多肽药物最根本的挑战。脱酰胺（Asn/Gln残基水解）、氧化（Met、Cys、His、Trp、Tyr残基）、水解（Asp-Pro、Asp-Gly肽键尤其脆弱）、二硫键错配、消旋（Asp最易发生）、β-消除以及变性聚集沉淀，均可在体内外环境中导致多肽失活（来源：《多肽药物研究与开发》）。       口服生物利用度极低是多肽药物临床应用的最大障碍。口服多肽需经历三重屏障：①胃肠道消化酶降解→②肠道黏液与上皮屏障阻挡→③肝脏和肠道首过代谢。最终进入体循环的比例极低，通常仅约1%（来源：《Peptide Therapeutics》）。目前实现口服给药的案例仅有环孢素A（口服生物利用度20~70%，因其含7个N-甲基化酰胺的"变色龙"特性）、口服索马鲁肽（约4%，依赖SNAC吸收促进剂）和利那洛肽等少数品种（来源：《Peptide Therapeutics》）。       膜渗透性差使多肽药物疾病靶点多局限于细胞外和周围组织，约80%的现有药物不可靶向的胞内靶点成为多肽药物难以触及的"暗区"（来源：《Cyclic Peptide Design》）。5.2 制剂开发难题       多肽制剂开发面临多重挑战：（1）给药途径受限——90%的多肽药物需注射给药，患者依从性差；（2）缓控释制剂难度高——PLGA微球等缓释制剂存在突释效应、包封率低、制备过程中多肽易变性失活、批间重现性差等问题（来源：《多肽药物研究与开发》）；（3）稳定性与活性平衡难——pH调节、冻干、剪切力等均可破坏空间结构，辅料相容性需针对性筛选（来源：《多肽药物研究与开发》）。       拓扑异构体杂质是近年新被识别的质量风险。环化、化学修饰等增强稳定性的设计可能产生拓扑异构体杂质——与主成分化学组成相同但因三维构象差异可能影响安全性与有效性，需借助拉曼光谱、离子淌度质谱、高分辨核磁共振及AI结构预测等前沿技术检测（来源：《多肽类药物拓扑异构体杂质分析》）。5.3 法规与质量控制       多肽药物长期处于监管灰色地带——大分子多肽按蛋白质管理，小分子多肽按小分子管理，缺乏专门规则。2013年USP成立治疗性多肽专家小组，FDA CDER发布针对多肽药物的指导原则草案，逐步完善ANDA仿制药上市路径（来源：《Peptide Therapeutics》）。中国CDE于2024年发布《肽类药物临床药理学研究技术指导原则》（第55号通告），指出肽类药物因结构多样呈现复杂PK特征，需结合药物特性开展针对性研究，并明确不同情形下参照化学药品各类别申报的要求（来源：《CDE肽类药物临床药理学指导原则》）。六、多肽药物的发展前景6.1 环肽与订书肽等前沿方向       环肽凭借其独特的化学空间占位优势，正成为突破多肽药物固有瓶颈的核心方向。在细胞通透性提升方面，N-甲基化减少氢键供体（环孢素A含7个N-甲基化酰胺，口服生物利用度优异）、分子内氢键（IMHBs）屏蔽极性基团、噻唑/恶唑啉替换肽键（sanguinamide A大鼠口服生物利用度7%）、环丙烷系链限制构象（最优改造后猪肾上皮细胞通透性可达12.7×10⁻⁶ cm/s）等策略已取得实质性进展（来源：《Cyclic Peptide Design》）。       在代谢稳定性提升方面，N-甲基化使内皮素-1类似物肠道灌流稳定性从10.6分钟提升至538分钟；硫代酰胺修饰使线性RGD肽血清稳定性提升约5倍；二硫键→硫醚键替换使尿紧张素类似物在蛋白水解酶K作用下3小时仍保持完整；双钉合Enfuvirtide稳定性较未修饰肽提升82倍；天然支架嫁接（如kalata B1血清半衰期30小时 vs 线性类似物0.7小时）展示了环曲移植的强大潜力（来源：《Cyclic Peptide Design》）。       订书肽作为环肽的子类，在靶向蛋白-蛋白相互作用（PPI）方面展现出独特优势。约80%的现有药物不可靶向的胞内靶点可通过环肽调控。环化限制构象自由度、降低结合时的熵损失——烃钉合BID BH3结构域环肽对Bcl-xL亲和力较未约束螺旋肽高6倍。ALRN-6924靶向MDM2/MDMX双抑制剂已进入II期临床试验，可激活肿瘤p53通路，是订书肽领域的里程碑（来源：《Cyclic Peptide Design》）。6.2 AI与计算方法赋能多肽设计       计算方法正在系统性地改变多肽药物的研发范式：       分子建模与动力学模拟可预测肽的二级结构与三维构象、模拟肽与蛋白/脂质膜的相互作用、计算丙氨酸扫描识别热点区域。增强采样MD（aMD + metadynamics）可表征固有无序肽构象；REMD模拟可解析Aβ、IAPP等淀粉样肽聚集早期步骤；自由能计算（MM/GBSA、热力学积分）可评估突变对结合亲和力的影响（来源：《Computational Peptide Science》）。       肽-蛋白质对接工具快速发展：pepATTRACT粗粒度集成对接在70%测试案例中可获得高质量预测；CABS-dock支持显著构象变化的对接；Rosetta FlexPepDock可实现已知结合位点的高精度建模（来源：《Modeling Peptide-Protein Interactions》）。       AI辅助设计已在抗菌肽预测（iAMP-2L、Deep-AmPEP30等模型准确率92.2%~94.7%）和肽-MHC结合预测（深度学习模型可针对29种MHC I类等位基因生成与实验高度吻合的位置频率矩阵）方面取得进展（来源：《Computational Peptide Science》）。但当前模型对训练集外序列的泛化能力不足，真实实验验证准确率仅60%~70%，未来需发展多模态模型（融合序列+3D结构+理化性质+PK/PD数据）和全流程自动化专家系统。6.3 递送系统与口服突破       注射用缓控释制剂是目前最成熟的长效化策略。亮丙瑞林PLGA微球（Lupron Depot®）可实现1~6个月缓释；艾塞那肽长效注射混悬液（Bydureon Bcise®）实现每周一次给药；戈舍瑞林植入剂缓释1~3个月；组氨瑞林水凝胶埋植剂缓释可达12个月（来源：《Peptide Therapeutics》；《活性多肽研究开发与应用》）。       非注射给药突破是改善患者依从性的关键。口服索马鲁肽（Rybelsus®，2019年FDA批准）使用SNAC渗透促进剂实现口服递送，标志着多肽口服给药的重大突破。鼻腔给药（降钙素鼻喷剂、布舍瑞林鼻喷剂、去氨加压素鼻喷剂）利用鼻黏膜丰富毛细血管实现快速吸收。肺部给药利用呼吸道大表面积和无肝脏首过效应优势——吸入性胰岛素Afrezza®于2014年获FDA批准。透皮给药方面，微针技术已验证可递送胰岛素和鲑鱼降钙素，BA058（甲状旁腺激素类似物，微针技术）已进入II期临床（来源：《Peptide Therapeutics》；《活性多肽研究开发与应用》）。       纳米载体递送系统发展迅速：脂质体包裹可保护多肽免受酶解并实现靶向递送；壳聚糖纳米粒负载RGD多肽可延长体内作用时间并增强抗肿瘤活性；聚丙烯酸酯树状大分子偶联HPV E7肽作为治疗性抗癌疫苗，在小鼠模型中实现100%存活率（来源：《Peptide Conjugation》；《活性多肽研究开发与应用》）。        靶向递送策略日益丰富：RGD肽靶向整合素实现肿瘤靶向；蛙皮素（BBN）肽靶向GRPR受体递送siRNA/pDNA至前列腺癌细胞；pHLIP-环肽偶联在酸性微环境中选择性递送；GALA pH敏感肽在pH 5时形成α螺旋促进内体逃逸，DC转染效率约50%（来源：《Peptide Conjugation》）。6.4 市场趋势与创新方向        多肽药物市场持续高速增长，当前规模约500亿美元，已有80多种获FDA批准上市、150多种处于临床前阶段（来源：《Peptide Therapeutics》）。美国占全球市场65%，欧洲30%，亚洲以日本为主（来源：《多肽药物研究与开发》）。未来5~10年，市场有望突破更高水平。核心创新方向包括：新型给药系统突破 ——攻克口服给药吸收屏障，优化缓控释制剂，发展靶向递送系统；前沿技术融合 ——AI+计算机辅助药物设计优化多肽结构，合成生物学开发新型氨基酸/修饰基团，超临界流体等绿色制备工艺；复杂多肽药物开发 ——更长肽链、多二硫键、更复杂修饰结构的多肽；多肽疫苗、多肽前体药物、多肽-小分子偶联药物（PDC）；环肽药物突破 ——明确环CPP胞内递送机制，开发更高效大环肽合成方法，拓展至神经退行性疾病、自身免疫病；源头创新 ——海洋生物（芋螺毒素、海星多肽等）、微生物来源多肽挖掘，开发first-in-class药物；监管体系完善 ——针对多肽特性细化监管指南，平衡创新激励与安全性要求；成本与产业化 ——优化多肽合成工艺降低生产成本，推动功能化载体大规模生产。七、结论       多肽药物凭借高活性、低毒性、研发周期短等独特优势，已在代谢疾病、肿瘤、抗感染、免疫调节等多个治疗领域确立了重要的临床地位。从催产素的首次化学合成到索马鲁肽口服制剂的获批，从Merrifield固相合成法的发明到订书肽技术的临床转化，多肽药物经历了一个多世纪的持续创新。       然而，稳定性差、口服生物利用度低、膜渗透性不足等固有局限仍是制约多肽药物进一步发展的核心壁垒。值得关注的是，环肽设计、N-甲基化/骨架修饰、订书肽、AI辅助计算设计、纳米载体递送等前沿技术正在系统性突破这些瓶颈。特别是环肽因能桥接小分子与蛋白质/抗体的化学空间，靶向约80%现有药物不可触及的胞内PPI靶点，有望成为多肽药物下一波创新的核心引擎。       随着AI与计算方法的深度赋能、口服递送技术的持续突破、监管体系的逐步完善以及源头创新（海洋/微生物多肽挖掘）的推进，多肽药物有望从当前的注射主导、胞外靶点为主，向口服可及、胞内靶点覆盖的方向全面拓展。多肽药物市场在500亿美元规模基础上持续高速增长，前景广阔，将在未来5~10年迎来更多突破性品种上市。参考文献 厉保秋. 多肽药物研究与开发[M]. 2011. 活性多肽研究开发与应用[M]. 2026. Peptide Therapeutics. Methods in Molecular Biology[M]. 2023. Cyclic Peptide Design. Methods in Molecular Biology, Vol. 2001[M]. 2023. Peptide Synthesis: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology[M]. 2023. Peptide Conjugation: Methods and Protocols. Methods in Molecular Biology[M]. 2023. Computational Peptide Science. Methods in Molecular Biology[M]. 2023. Modeling Peptide-Protein Interactions. Methods in Molecular Biology[M]. 2023. 创新药物化学（The Practice of Medicinal Chemistry, 2nd Ed. 中文译本）[M]. 朱绍洲. 多肽类药物拓扑异构体杂质分析[R]. 2025. 感谢您阅读《中国药学年鉴》微信平台文章，欢迎各位读者分享、转载、引用。 【免责声明】以上内容来源于互联网，旨在传递行业最新资讯，分享药学相关知识，本号不对转载文章的观点负责。文章及图片版权均属原作者所有，如有侵犯相关著作权，请来电（025-83271478）或在本号留言栏告知，我们将及时更正或删除。 来源：放药的星星  E药学苑 文章转自：放药的星星