多肽合成

  糖尿病已经成为威胁人类生命健康的最大危害之一，其中2型糖尿病（T2D）为典型。大家都知道，糖尿病最典型的特征就是血糖异常升高。胰岛素（Insulin）这是人体内的天然降血糖物质，胰高血糖素（Glucagon）它是一种提高血糖的物质，它们相互平衡，调节体内血糖的平衡。当这种平衡被打破时，就会出现高血糖。当然，事实远没有那么简单。参与血糖调节的因素有上千种。今天，固拓小编将介绍胰高血糖素样肽1（GLP-1)它的发现为糖尿病的治疗开辟了一条大道。

  发现GLP1

  上世纪中后期，人们发现肠道提取物可以降低血糖。此外，将葡萄糖注射到肠道中比静脉注射更能刺激胰岛素的产生。这些发现使人们开始研究肠道胰岛素激素。20世纪70年代，人们发现了第一种肠道胰岛素激素，葡萄糖依赖胰岛素多肽（GIP），接着发现了第二个，GLP-1。20世纪80年代，人们解开了前胰高血糖素（Proglucagon）氨基酸和基因序列(图1)。可以看出，胰高血糖素嵌入更大的基因，而不是单一的基因。当大基因表达肽链(称为激素前体)时，由特定的酶切割，翻译后修改，最终获得不同的生物活性片段。

  Proglucagon主要表现在肠道、胰腺和后脑。前蛋白转化酶1(PC1)含在肠道和脑细胞中，Proglucagon可以切割成Glicentin，Oxyntomodulin，GLP-1，GLP-胰岛细胞中含有前蛋白转化酶2(PC2)，可将Proglucagon切割成Glucagon和MPGF(图1)。所以，人体血液中的GLP-1主要是通过肠道分泌而来的。

图1人源前胰高血糖素的基因序列及各器官所表达的片段

  GLP1的生理作用

  GLP-一是肠道L细胞分泌，当肠道受到营养物质的刺激时，会分泌大量的GLP-1。GLP-其作用取决于受体的作用——GLP-1R。GLP-1R在身体的各个组织中广泛分布，不仅限于胰腺组织(图2)。在胰腺α细胞中，GLP-1可以减少胰高血糖素的分泌，胰高血糖素在胰腺中的分泌。β细胞中，GLP-1可以促进胰岛素分泌，共同降低血糖，使GLP-1R成为治疗糖尿病的重要目标之一。此外，GLP-1可促进β细胞增殖，同时保护其免受内质网压力造成的死亡。在肠道内，GLP-1可以刺激隐窝细胞的分裂增殖，促进肠道生长。肠道上皮淋巴细胞在GLP-1的作用下，能减弱炎症反应，保护肠道组织。在大脑中，GLP-1可以减少食欲，减少对某些食物的成瘾行为，所以可以用来治疗肥胖。在心血管系统中，GLP-1R还有表达方式，GLP-1具有心脏保护功能，可提高心率，增加心输出量。

图表2GLP-1的生理作用

  GLP1R激动剂的研究状态    

  Exendine-4是世界上第一种GLP-1R激动剂。它实际上是一种毒蜥蜴唾液中的激素。它在一次偶然的机会中被发现具有降血糖的作用，其稳定性远高于GLP-1，因此被开发成一种叫做艾塞那肽的药物（Exenatide），2005年在美国上市。

目前，世界上已有8种单独使用的GLP-1R激动剂获批上市(表1)，主要用于治疗糖尿病和肥胖。其中两个来自中国，一个来自豪森制药公司的聚乙二醇洛塞那肽（PEG-Loxenatide），另一种是仁会生物贝那鲁肽（Beinaglutide），2019年和2016年在中国上市。这些激动剂大致可以分为两类，一类是包括贝那鲁肽在内的GLP-1衍生物。（Beinaglutide）、利拉鲁肽（Lilaglutide）、阿必鲁肽（Albiglutide）、司美格鲁肽（Semaglutide）和杜拉鲁肽（Dulaglutide），另外一种是艾塞那肽衍生物，包括利司那肽衍生物（Lixisenatide）还有聚乙二醇洛塞那肽（PEG-Loxenatide）。

  GLP-1R激动剂的难点及对策

  GLP-1R激动剂最大的困难是过短的半衰期。从整体结构来看，目前的激动剂属于GLP-1类似的物体。即使是艾塞那肽也有一半以上的同源性和GLP-1。它们的区别在于使用不同的方法来改善半衰期。

图3不同药物提高半衰期的策略

  (1)防止DPP-4降解。为了防止DPP-4降解，这是最常用的方法，它的策略是在第二个N端氨基酸位置(Ala8)进行修饰。这种结构修饰已经用于艾塞那肽、利昔那肽、塞马鲁肽、杜拉鲁肽和阿比鲁肽。

  (2)与白蛋白结合。Albilutide(葛兰素史克)由两个GLP-1分子与人类白蛋白结合而成，增加了GLP-1的水解稳定性，减缓了肾脏的清除，半衰期延长至120h。新生儿Fc受体通过pH依赖与白蛋白结合（FcRn）结合在一起，避免降解。内皮细胞吞下药物后，白蛋白与FcRn结合，因为内吞体是弱酸性的，GLP-1跟随白蛋白从溶酶体中分离出来，然后返回质膜，再次进入全身循环(图4)。

图4白蛋白和IgG通过FcRn逃避降解（GLP-1与白蛋白或IgG融合可以延长半衰期

  (3)脂肪酸酰化。通过脂肪酸酰化特定的氨基酸残基，可以促进分子自缔合，从而延长药物从注射部位的扩散时间。此外，脂肪酸可以使人血清白。（HSA）可逆非共价结合，减缓肾脏清除。利拉鲁肽和塞马鲁肽在半衰期分别达到12h和160h，这一策略得到了应用。

  (4)聚乙二醇化。聚乙二醇（PEG）它是一种水溶性惰性聚合物，可以降低药物的肾脏清除率，延长半衰期。此外，它还可以增强水溶性，防止蛋白质水解。PEG和药物分子之间的连接可以是稳定的，也可以是降解的。后者通常用于前药。最重要的是，它不影响蛋白质的折叠稳定性。豪森的洛塞那肽（PEG-Loxenatide）使用这一策略。

  (5)与Fc融合。前面已经提到了GLP-1和白蛋白的融合，可以避免溶解酶的降解。同样的方法，GLP-1和IgG的融合可以达到相同的效果(图4)。这种策略已经应用于杜拉鲁肽，即将两个GLP-1分子融入IgG4的Fc片段，增加了半衰期，同时由于分子量的增加，肾脏的消除也减少了。

  (6)缓释剂。Bydureon®(阿斯利康)是艾塞那肽的缓释。（ER）制剂，每周只需一次。艾塞那肽（exendin-4)将直径为0.06mm的可生物降解微球混合，实现缓释，这个微球包含50。:50的聚（D，L-丙交酯-共-乙交酯)（PLG）聚合物和蔗糖。在人体内，PLG聚合物通过酯键的非催化水缓慢降解为乳酸和乙醇酸，最终以二氧化碳和水的形式消除。

  (7)口服制剂。众所周知，多肽类药物一般不能口服，因为胃酸会直接降解，但塞马鲁肽已经取得了突破。在Rybelsus®（诺和诺德）中，Semalutide与N-[8-（2-羟基苯甲酰）氨基辛酸钠（SNAC）形成非共价连接，SNAC保护多肽免受酶和酸的降解，并加速其在胃中的定点释放和吸收（图5）。

图5SNAC协助Semaglutide穿过胃壁

  总结

  从发现GLP-1到现在，已经过去了半个世纪，它的出现为人类对抗糖尿病提供了新的途径。如今，仍有大量的GLP-1R激动剂进入临床试验，未来将迎来一场大爆发。让我们拭目以待。

  写到最后:

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