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多肽類藥物簡介

發布時間:2020-07-07 09:59:36 | 來源:【藥物研發團隊 2020-07-07】
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多肽是由多個氨基酸通過肽鍵連接而形成的一類化合物,通常由10~100個氨基酸分子組成,其連接方式與蛋白質相同,相對分子質量低于10000。與蛋白質相同的是,多肽分子的基本結構也是氨基酸;與蛋白質不同的是,在多肽中的氨基酸數量比蛋白質要少得多。蛋白質分子由成千上萬的氨基酸分子連接而成,而通常,科學界將2~100個氨基酸通過酰胺鍵連接的分子歸屬為肽類。連接氨基酸分子的酰胺鍵也被稱為肽鍵。

多肽普遍存在于生物體內,迄今在生物體內發現的多肽已達數萬種,其廣泛參與和調節機體內各系統、器官、組織和細胞的功能活動,在生命活動中發揮重要作用。

多肽類藥物是指通過化學合成(化學制藥)、基因重組(生物制藥)或動植物中提取的具有特定治療作用的多肽,是一種介于小分子與大分子之間的分子,是多肽在醫藥領域的具體應用。多肽的生物活性廣泛而重要,能夠廣泛作用于內分泌系統、免疫系統、消化系統、心血管系統、血液系統、肌肉骨骼系統等,因此,雖然多肽作為藥物的開發史較短,但發展卻十分迅速,目前已成為市場開發的熱點。

與人類耗時費力尋找靶點所開發的很多藥物分子不同,多肽類藥物往往天然存在于自然界中,調節生命體內的各種細胞行為。它們源于生命本身,是天然的藥物選擇。作為藥物開發的天然起點,多肽類藥物開發具有巨大的潛力和優勢。

隨著生物技術與多肽合成技術的日臻成熟,越來越多的多肽類藥物被開發并應用于臨床。因適應證廣、安全性高且療效顯著,多肽類藥物目前已廣泛應用于腫瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的預防、診斷和治療,具有廣闊的開發前景。

一、多肽類藥物的來源

多肽藥物主要來源于內源性多肽或其他外源性多肽。內源性多肽,即人體固有的內生性多肽,如腦啡肽、胸腺肽、胰臟多肽等。外源性多肽,如蛇毒、唾液酸、蜂毒、蛙毒、蝎毒、水蛭素、竽螺毒素衍生物和蒼蠅分泌的殺菌肽等。

隨著現代生物技術與多肽合成技術的發展,某些活性多肽可通過計算機進行分子設計與篩選、并經人工合成而獲得。

二、多肽類藥物的分類

從制備方法來說, 多肽類藥物的制備目前主要有化學合成、基因重組和從動植物中提取三種方法。由于多肽類物質在生物體內含量甚微,提取時純度也不夠,限制了從動植物中提取多肽類藥物的臨床應用。化學合成中固相法合成技術的產生,極大推動了多肽類藥物的發展。基因重組是指由于不同DNA鏈的斷裂和連接而產生DNA片段的交換和重新組合,從而形成新DNA序列的過程;基因重組在多肽類藥物中主要用于長肽的制備。

三、多肽類藥物的品種

較早上市的多肽類藥物主要是一些多肽類激素,如鮭魚降鈣素、生長抑素、人高血糖素、縮宮素等。隨著新藥研發的不斷深入,多肽類藥物的開發已經發展到疾病防治的各個領域如抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽疫苗、細胞因子模擬肽、抗菌活性肽、診斷用多肽、減肥用多肽等。

四、多肽類藥物發展現狀

暢銷的多肽類藥物有胸腺五肽、胸腺法新辛、生長抑素、醋酸去氨加壓素、鮭魚降鈣素、醋酸奧曲肽、艾塞那肽、普蘭林肽、亮丙瑞林、戈舍瑞林、愛啡肽、比伐盧定、特立帕肽、格拉替雷等。其中,不少多肽類藥物上市后立即成為年銷售超數億美元的重磅藥品,如降鈣素、亮丙瑞林、戈舍瑞林、愛啡肽、格拉替雷等。

隨著生物技術和遺傳工程領域的迅速發展,人們可以在短期內合成更多的多肽類藥物,因此,多肽類藥物在不久的將來可能取代越來越多的現存藥物,成為各醫藥公司新藥研發的重要方向之一。多肽類藥物是后基因組時代新藥研究領域最受關注的熱點之一。

五、多肽類藥物的特點

(一)多肽易于合成改造和優化組合,能很快確定其藥用價值

由于其本身的特性,多肽從臨床試驗到FDA批準所需時間也比小分子藥物時間短很多,大約平均為10年。而多肽通過臨床試驗的機率比小分子化合物要高兩倍。多肽的特定優點使其在藥物開發中表現出特定的優勢和擁有臨床應用價值。

(二)多肽半衰期一般很短,不穩定

多肽類藥物在體內容易被快速降解,多肽類藥物制劑需要低溫保存,但是,通過改造修飾或者與其他材料組成穩定的復合物,可提高穩定性。相對大分子蛋白或抗體類藥物,多肽類藥物在常溫下卻更穩定,用量更少,單位活性也更高。

(三)與大分子蛋白相比,多肽化學合成技術成熟

多肽容易與雜質或副產品分離,純度高。而重組蛋白的質量、純度和產量都難以保證。重組蛋白也不能引入非天然氨基酸,不能在末端酰胺化,同時生產周期長,成本高。多肽一般比蛋白抗體類藥物成本低,但比很多小分子藥物的合成成本高。長鏈多肽的合成成本會更高,但是隨著科技進步,設備更新和工藝改善,小分子多肽的合成成本和商業成本已經大幅度下降,更加適合于臨床應用和市場開拓。

多肽藥物最大問題是不能口服 ,主要是因為易被降解和難穿越腸黏膜。但是,有各種可替代的其他給藥途經如皮下注射,鼻腔噴射。

有些多肽類藥物和小分子藥物相比,用藥量更少、選擇性更強、特異性更好、作用效果更佳、副作用更小。許多小分子化合物在人體特定器官聚集,大分子蛋白或抗體會被網狀內皮系統和肝臟非特異性吸收,不可避免地導致不同程度的副作用,有的會很嚴重。多肽一般沒有副作用或者副作用很小,主要是小分子多肽降解后的產物為氨基酸,一般不會在特定器官組織中累積,容易通過肝和腎從體內很快被清除掉,因而,幾乎沒有異物代謝引起的毒理學問題。但是有些會因用量過大等原因而產生副作用或者因注射導致注射部位的炎癥或其他反應。

(四)多肽缺乏細胞膜滲透力,影響細胞吸收

多肽的分子大小、極性、親水性和帶電性等問題使之一般難以如小分子那樣穿越細胞膜,通過生理屏障,也不能穿過血腦屏障。但是有一類細胞滲透肽卻具有很強的細胞膜穿透力,因而被用作藥物載體來輔助這些藥物穿過細胞膜。同時,一些多肽可以用作非靶向特異性的小分子藥物的靶向載體,通過細胞表面的特定受體將藥物傳遞到受體特異性的特定靶點細胞,如腫瘤細胞內。

六、多肽類藥物的靶點

大多數多肽以細胞外分子為靶點,細胞外分子靶點主要是G蛋白偶聯受體(GPCR)。GPCR家族是最大的受體家族,已經確定的家族成員大約有800~1000個。GPCR在現代藥物開發中占據極其重要的地位,現代藥物約50%都是以GPCR為靶點。這些GPCR的共同特點是都有七個跨膜結構域。GPCR信號一般是通過細胞外的配體與這些GPCR相互作用,引起GPCR的構象變化,通過激活三聯體G蛋白調控GPCR下游的各種信號路經。GPCR家族中的一些受體在特定組織細胞內異常表達,調控人體正常的或者異常的生理功能,是藥物開發的潛在對象。一些GPCR的配體是小分子多肽,對這些多肽的改造和修飾成為多肽藥物開發的最主要方向之一。以細胞內分子為靶點的多肽類藥物不到10%。

七、多肽藥物的制備方法

(一)提取法

有相當部分的多肽藥物是從動植物體內提取的,例如從豬胰腺中提取的胰島素。提取法獲得的多肽純度較低,且在生物體內多肽類物質含量甚微,提取過程中易引入動物致病菌或病毒,從而限制了其應用。所以,生物提取多肽技術已逐漸被化學合成法或基因重組技術所替代。

(二)化學合成法

1、多肽合成的保護劑

多肽由氨基酸組成,不論是生物體產生的天然多肽還是人工合成的多肽,都有不同氨基酸按照一定的順序以酰胺鍵連接而成。酰胺鍵則有一個氨基酸的氨基和另一個氨基酸的羧基脫去一分水形成。因此,多肽的化學合成重點在于在恰當的位置和時機活化或保護氨基、羧基。多肽的合成包括3個步驟:第1步,保護不參與反應的活性部分;第2步,活化羧基為活性中間體;第3步,對保護的基團進行脫保護。再經過高效液相色譜提純所要合成的多肽。

2、多肽類藥物的液相合成

多肽的液相合成主要在溶液中進行,有逐步合成和片段組合兩種策略。這兩種策略往往聯合使用。先用逐步合成法合成一些短的多肽片段。再用片段組合的方法將上一步所得的多肽片段連接成目標多肽。采用液相合成法方便快速,純度高,適用于目標多肽較短且需要大量合成的情況。

3、多肽類藥物的固相合成

固相合成法是將氨基酸的N末端固定在不溶性樹脂上,然后在此樹脂上依次縮合氨基酸。固相法已成為多肽和蛋白質合成中的一個常用技術。尤其是在合成長鏈多肽或蛋白質時,固相合成法表現出了經典液相合成法無法比擬的優點。

(三)基因重組技術

自然界很多生物都能產生活性多肽,如哺乳動物的胰島素。但從動植物體內提取活性多肽需要大量原料,成本昂貴,不夠綠色環保。利用基因技術生產天然活性多肽解決了這一問題。重組技術是通過將多肽的基因序列構建到載體上,形成重組DNA表達載體,并在原核或真核細胞中進行多肽分子表達、提取、純化。此方法適合制備大于50個氨基酸組成的目的多肽,且較易獲得。隨著基因工程生產多肽的技術趨于完善,加快了基因工程類多肽藥物的研制及臨床應用的步伐。

(四)酶降解法制備多肽類藥物

生物體含有大量蛋白質,某些活性多肽可能是蛋白質中的某段序列,如果能將較為易得的蛋白質降解為所需多肽分子(可能為多種),也能起到節約成本的效果。近年來,一些學者運用酶解法合成多肽。酶降解法往往需要尋找在特定結構處催化分解反應的酶,它可以高效地在蛋白質中所有相同結構處發揮作用。但此法往往得到一系列多肽,分離純化難度較大,因此不適于合成單一的多肽。此外,由于酶往往具有很強的特異性,有時需要切斷多種結構單元,則需要尋找多種酶,增加了該方法的應用難度和范圍。

八、多肽類藥物的檢測方法

(一)反相高效液相色譜法

高效液相色譜法已經成為藥物質量分析中最常用的方法,具有靈敏、準確、快速的特點,多肽類物質是由多個氨基酸通過肽鍵連接而成,有一定的疏水性,在反相色譜柱上有一定的保留,在反相高效液相色譜中能有效分離,現在多肽類藥物的有關物質分析大多采用高效液相色譜法。

(二)毛細管電泳

除采用傳統的高效液相色譜法進行有關物質分析外,毛細管電泳用于多肽類藥物的分析也具有較大的優勢,毛細管電泳兼具有高壓電泳及液相色譜法的優點,與反相高效液相色譜法的疏水性的分離機制不同,存在多種分離模式,具有分析速度快,分辨率高,樣品用量少,操作簡便,消耗少等特點。

(三)高效液相色譜質譜聯用

液質聯用技術目前已經成為分離鑒定各種化合物的重要手段,MS是強有力的結構解析工具,能為結構定性提供較多的信息,作為理想的色譜檢測器,不僅特異性強,而且具有極高的檢測靈敏度。采用液質聯用進行有多肽類藥物有關物質分析時,可以在不得到純雜質的情況下,給出雜質的一級甚至多級質譜信息,從而獲得該雜肽的分子量及序列信息,為相關肽定性和結構解析提供依據。

(四)高效分子排阻色譜法

高效分子色譜法是根據分子大小進行分離的一種液相色譜技術,常用于蛋白質多肽的分子量測定、生物大分子聚合物與分子量分布的測定和藥品中高分子雜質的測定。

九、多肽類藥物的給藥系統

(一)口服給藥系統

口服給藥途徑方便、簡單、易于被患者所接受,但多肽類藥物的口服給藥存在諸多限制,科學家們也針對性提出了解決方案。

1、多肽類藥物口服給藥受到的限制

1)胃腸道降解;

2)相對分子量大,胃腸粘膜的穿透性差;

3)形成多聚體;

4)肝臟的首過代謝作用。一般多肽藥物的口服吸收率都小于2%,生物利用度極低,使得口服給藥成為生物技術藥物難度最大的給藥途徑。

2、多肽類藥物口服給藥的解決方案

目前,多肽類藥物口服制劑研究的重點主要集中在尋找促進吸收、提高生物利用度方面。常采用的促進吸收、提高生物利用度的方法如下:

1)提高吸收屏障的通透性:加入促進吸收劑。

2)降低吸收途徑和吸收部位肽酶的活性:加入抑肽酶、桿菌酶等等。

3)分子結構修飾:防止降解。

4)延長作用時間:如采用生物粘附技術延長給藥制劑在吸收部位的滯留。

(二)注射給藥系統

1、PEG化修飾

PEG化修飾是指聚乙二醇與多肽分子的非必需基團的共價結合而修飾藥物。增加藥物在水中的溶解度和穩定性,改變體內生物分配行為,增大相對分子質量,產生空間屏障,減少藥物的酶解,避免在腎臟的代謝和消除,并使藥物不被免疫體系細胞識別,從而延長藥物體循環時間。

(三)注射用微球

發展注射用微球的主要目的是為了達到緩釋效果。1986年法國Ipsen生物技術公司上市肌注曲普瑞林一聚丙交酯一乙交酯微球,此后又陸續生產了醋酸亮丙瑞林、布會瑞林和meterelin肌注微球,臨床上用于治療一些激素依賴性疾病,如前列腺癌、子宮肌瘤、乳腺癌、子宮內膜異位等。人體每月注射1次亮丙瑞林(75mg)微球治療前列腺癌時相當于每天注射1mg溶液劑。  

改變共聚物比例或分子量可得到不同持續時間的作用。

(四)靜脈注射用脂質體

有報道將各種細胞因子如GM-CSF、IFN-r、IL-1、IL-2、IL-6等包埋于脂質體中,可經r-射線照射滅菌,低溫貯存3個月以上,靜脈注射達緩釋效果,并改變如IL-2等在體內的分布和蓄積特性,更易進入細胞發揮作用,提高受體敏感性。類似的用脂質體包理TNF-a也明顯提高其細胞毒活性,對非敏感的抗性細胞也有活性,表明脂質體對靶細胞有敏化作用。免疫脂質體的制備方法也同樣應用于生物技術藥物。

(五)疫苗控釋制劑

一次接種疫苗以達到完全免疫、提高接種類、減低接種費用是世界衛生組織疫苗發展規劃的主要目標之一。進行研究的疫苗控釋制劑主要是微球或其它微粒制劑,通過材料的選擇和包理程度,可控制疫苗釋放速度,如速釋及恒釋,脈沖釋放等。研究的疫苗包括類毒素疫苗如白喉、破傷風、氣性壞疽、霍亂等,病毒疫苗如乙肝疫苗等、核酸疫苗及人工合成疫苗等。

(六)其他給藥系統

多肽類藥物的其他給藥途徑包括鼻粘膜、肺部、直腸、口腔黏膜、皮膚給藥途徑等。

十、多肽類藥物不穩定的原因

隨著生命科學的發展,科學家們逐漸認識到生命體內很多具有高度活性的分子都是肽類,如激素、神經遞質等,起著調節體內生理功能的作用。雖然活性很高,但天多肽分子很容易被降解,在體內的半衰期較短,且往往口服會受到破壞,尤其是不穩定,極大地限制了多肽類藥物的臨床應用。多肽類藥物不穩定的主要原因如下:

(一)脫酰胺反應

在脫酰反應中,Asn/Gln 殘基水解形成Asp/Glu。非酶催化的脫酰胺反應的進行。在Asn-Gly-結構中的酰胺基團更易水解,位于分子表面的酰胺基團也比分子內部的酰胺基團易水解。

(二)氧化

多肽溶液易氧化的主要原因有兩種,一是溶液中有過氧化物的污染,二是多肽的自發氧化。在所有的氨基酸殘基中,Met、Cys和His、Trp、Tyr等最易氧化。氧分壓、溫度和緩沖溶液對氧化也都有影響。

(三)水解

多肽中的肽鍵易水解斷裂。由Asp參與形成的肽鍵比其它肽鍵更易斷裂,尤其是Asp-Pro和Asp-Gly 肽鍵。

(四)形成錯誤的二硫鍵

二硫鍵之間或二硫鍵與巰基之間發生交換可形成錯誤的二硫鍵,導致三級結構改變和活性喪失。

(五)消旋

Gly外,所有氨基酸殘基的α碳原子都是手性的,易在堿催化下發生消旋反應。其中Asp殘基最易發生消旋反應。

(六)β-消除

β-消除是指氨基酸殘基中β碳原子上基團的消除。Cys、Ser、Thr、Phe、Tyr 等殘基都可通過β-消除降解。在堿性PH下易發生β-消除,溫度和金屬離子對其也有影響。

(七)變性、吸附、聚集或沉淀

變性一般都與三級結構以及二級結構的破壞有關。在變性狀態,多肽往往更易發生化學反應,活性難以恢復。在多肽變性過程中,首先形成中間體。通常中間體的溶解度低,易于聚集,形成聚集體,進而形成肉眼可見的沉淀。

十一、改善多肽類藥物穩定性的方法

基于天然的分子結構,再通過人工修飾,多肽分子就可以很好地應用于臨床。

用特殊的氨基酸替代原有的天然氨基酸,或與更大的分子進行偶聯或修飾,結合制劑方面的技術突破,科學家們開始嘗試對天然多肽進行多重優化,以避免被酶快速降解,延長多肽的半衰期,改變多肽類藥物的給藥方式,提高患者服用藥物的舒適度和依從性,從而取得更好的臨床治療效果。目前,已有多種經人工修飾的胰島素類似物取代了天然胰島素分子應用于臨床治療中。還有許多技術應用于改善多肽類藥物的穩定性。改善多肽類藥物穩定性主要有以下方法:

(一)定點突變

通過基因工程手段替換引起多肽不穩定的殘基或引入能增加多肽穩定性的殘基,可提高多肽的穩定性。

(二)化學修飾

多肽的化學修飾方法很多,研究最多的是PEG修飾。PEG是一種水溶性高分子化合物,在體內可降解,無毒。PEG與多肽結合后能提高熱穩定性,抵抗蛋白酶的降解,降低抗原性,延長體內半衰期。選擇合適的修飾方法和控制修飾程度可體質或提高原生物活性。

(三)添加劑

通過加入添加劑,如糖類、多元醇、明膠、氨基酸和某些鹽類,可以提高多肽的穩定性。糖和多元醇在低濃度下迫使更多的水分子圍繞在蛋白質周圍,因而提高了多肽的穩定性。在凍干過程中,上述物質還可以取代水而與多肽形成氫鍵來穩定多肽的天然構象,而且還可以提高凍干制品的玻璃化溫度。此外表面活性劑如SDS、Tween、Pluronic等能防止多肽表面吸附、聚集和沉淀。

(四)凍干

多肽發生的一系列化學反應如脫酰胺、β-消除、水解等都需要水參與,水還可以作為其它反應劑的流動相。另外,水含量降低可使多肽的變性溫度升高。因此,凍干可提高多肽的穩定性。

十二、多肽類藥物的發展現狀

多肽類藥物主要用于治療癌癥、代謝紊亂相關的重大疾病,這些疾病相關的藥物擁有全球非常重要的市場。目前,總的來說,全球藥物市場上有大約60~70種多肽類藥物,如索馬杜林(somatuline)、copaxone、諾雷德(zoladex)、sandostatin、促胰液素(secretin)、亮丙瑞林(leuprolide)、icatibant、雨蛙素(ceruletide)、比伐盧定(bivalirudin)、加壓素(vasopressin)、伐普肽(vapreotide)、普蘭林肽(pramlintide)、促腎上腺皮質激素(corticotropin)和桿菌肽(bacitracin)等,有200~300種多肽類藥物在臨床試驗中,有500~600種正在臨床前試驗中,更多的多肽類藥物在實驗室研究階段。

可以預見,未來會有越來越多的多肽類藥物獲批準進入藥物市場。一些現有的多肽類藥物已經擁有可觀的消費市場。有些藥物如格拉替雷和奧曲肽的全球銷量達到每年10億美元以上。治療骨質疏松的特立帕肽(teriparatide,forteo)和治療糖尿病的艾塞那肽也接近10億美元的年銷量。盡管如此,在近萬億美元的全球藥物市場中,多肽類藥物的市場份額仍然非常小,每年市場不到200億美元,占全球藥物市場<2%。從另一方面而言,這剛好顯示出多肽類藥物具有很廣闊的上升空間。

十三、多肽類藥物的前景與展望

近年來對多肽的非注射途徑給藥研究雖取得一些進展,但面臨的困難仍很多。幾乎所有多肽類藥物的粘膜傳遞都需要滲透促進劑,而其種類繁雜,存在的問題是如何降低其剌激作用以及長期使用是否影響上皮完整性等。用微粒代替滲透促進劑也許是很有前景的口服給藥方法。在克服滲透障和酶障方面雖取得了一些成績,但尚無突破性進展。另外,多肽的肝清除問題應該受到重視,弄清肝清除機制、結構與清除之間的關系將有助于實現多肽口服給藥的夢想。

隨著現代技術和設備的迅速發展使得多肽生產成本大幅度的下降,多肽類藥物已進入黃金發展階段。

(一)多肽化學、重組蛋白生產、酶法合成、生物有機化學等多學科多領域可能有更多的交叉和融合,利用各自方面的優勢來分工合作以解決上述諸多問題、提高效率和促進大規模化生產。

(二)生物重組技術的成熟,將更適合于大批量生產,尤其是有利于長鏈多肽的生產。生物信息技術將更好地預測多肽功能片段和可能的生物活性。

(三)新配方或輔助劑使多肽藥物在室溫下更加趨于穩定。長效多肽或者緩釋系統能使更少量的多肽類藥物在更長時間內在人體內維持或者提高活性。

(四)口服給藥問題將會持續取得進展,最終得以解決。這種給藥方式將會給病人帶來最大便利,同時也會有助于大幅度擴大多肽類藥物市場。

(五)多肽類藥物(從大批量生產到純化、從幾個氨基酸的短肽到達數百個氨基酸的長肽)的生產、設備和工藝將來會有更顯著的提高。

(六)其他現代技術如生物信息學、系統生物學方法、噬菌體展示技術和基因重組技術將會進一步完善,新的技術和方法會不斷出現。

(七)新的多肽載體技術也將有助于擴展多肽類藥物的開發和應用。這種多肽載體擁有高親和力、高靶向特異性和高穩定性等特點,而且生產工藝簡單,容易工業化。將非靶向的抗癌小分子藥物連接到多肽載體上,構成全新的受體靶向的多肽載體抗癌藥物。這些新的藥物通過其癌細胞表面的特定受體將藥物分子輸送到特定癌細胞內,增加特異性,減少副作用,提高靶向抗癌效果。

(八)除此之外,多肽也可以廣泛應用到其它方面。此外,其他傳統方面如藥物配方、藥物篩選、藥物輸送和化學修飾等方面的不斷進展都將會進一步提高人們對多肽藥物的期望值。

傳統的多肽類激素藥物在臨床上依然不可或缺;抗感染領域,抗菌類多肽也被給予厚望;抗腫瘤領域,多肽相關藥物近年來接連獲批上市,獨占一席之地;此外,作為細胞信號通路的效應分子,多肽類細胞因子為更多疾病的研究帶來了新的思路。廣闊的空間,等待探索與開啟。

十四、多肽-毒素偶聯藥物

近期報道了一款代號為BT5528的多肽-毒素偶聯藥物的臨床前研究結果,這款藥物是由一個高活性雙環多肽EphA2受體配體與可進入細胞的微管抑制劑MMAE通過可水解鏈接組合而成。與抗體偶聯藥物不同,多肽-毒素偶聯藥物的半衰期很短,但進入腫瘤組織能力很強。所以BT5528可以在腫瘤組織蓄積,而血漿濃度很低。這個動力學特征使BT5528能在腫瘤組織中選擇性殺傷腫瘤細胞,而對系統的毒性較小。研究人員發現這個藥物在動物的療效與EphA2表達水平正相關,而缺少EphA2受體配體的靶向遞送則療效下降。與已經進入臨床試驗的抗體偶聯藥物MEDI-547相比,BT5528臨床前模型治療窗口更大。目前,MEDI-547因為出血問題已經暫停臨床開發,研究人員認為這是因為抗體偶聯藥物原藥在系統存留時間過長,而不是毒素本身造成的。

抗體偶聯藥物是個比較老的概念,但早期的努力結果不如預想那么好,羅氏等知名制藥企業已經開始淡出這個領域。但隨著Enhertu、Trodelvy等藥物的獲批上市,抗體偶聯藥物最近迎來了第二春,這個技術和其它任何技術一樣要發揮最大用途就必須根據適應癥在設計上進行調整。

抗體偶聯藥物分子大,進入腫瘤組織慢,進入腫瘤組織與抗原結合后內化速度也因藥而異。理論上講每個抗體偶聯藥物應該根據這些動力學參數而設計合適的半衰期,腫瘤組織有足夠毒素后抗體偶聯藥物最好能從系統清除,以減少副作用。但實踐中難以做到這么精確,多數抗體偶聯藥物半衰期較長。如果腫瘤內部藥物已經足夠,系統里存在的抗體偶聯藥物就是一個累贅。

理論上,多肽-毒素偶聯藥物在腫瘤細胞中的水解是限速步驟,這樣能最大化與其它組織藥物濃度的區分,所以除了多肽部分與抗原的結合能力需要篩選優化外,這個鏈接可能也是個關鍵優化點。多肽-毒素偶聯藥物分子量只有4K,進入腫瘤沒什么障礙。但毒素本身進入細胞的速度也很關鍵,如果太慢則可能造成毒素逃逸到系統,所以毒素的選擇也很重要。這么多復雜因素需要優化令整個分子設計難度增加。雖然BT5528比陽性對照療效更好,但陽性對照也有約50%的腫瘤抑制療效。雖然在腫瘤組織的濃度遠高于血液,但不知在其它關鍵器官如肝、脾比較是否也有這么大區分,也可能它只是組織分布較大,在血液中分布較少。另外這個復雜分子起效的不僅是毒素,任何較小的代謝產物都可能有活性。理性設計在精細到一定水平后就無能為力了,只能依靠腫瘤控制和毒性這些表型鑒定。

BT5528在控制500 立方毫米以上、甚至1000立方毫米腫瘤的療效比較理想,尤其是來自患者腫瘤的移植瘤動物模型(PDX)。來自患者的腫瘤增長速度通常不如細胞系腫瘤快,這對于微管抑制劑這種只殺傷快速增長的腫瘤藥物是個挑戰。很多微管抑制劑在細胞系腫瘤模型療效不錯,但到了臨床除了殺傷增長較快的血細胞外沒啥作用,對腫瘤本身沒什么影響。BT5528雖然半衰期不到1小時,但一周給藥一次就足以控制腫瘤也顯示這個設計思路的優勢,藥物暴露時間也要考慮邊際遞減效應。多肽-毒素偶聯藥物半衰期短本來是個缺點,但在某些情況下可能變成優勢。這些優勢是否僅僅是理論上的,只在動物模型中存在,還是對患者也適用,只有通過臨床試驗才能夠給出最后答案。

十五、藥明康德布局多肽類藥物全流程

目前,多肽類藥物主要以化學合成為主,但與小分子和大分子不同,多肽合成需要獨特的配套設施和設備,對于藥物的研究和開發而言,進軍多肽領域就意味著可能需要從頭建立用于多肽類藥物生產的高昂的基礎設施,時間、空間、成本、人才等都形成具大挑戰。此外,許多多肽分子都是高活性分子,對研發與生產的要求都非常高。

多年以前,藥明康德已經著手布局多肽類藥物研究和開發的能力建設,依托一體化平臺和國際標準的質量體系,通過固-液相相結合的多肽合成技術,為產業界探索更多更好的多肽類藥物提供綜合性解決方案。

迄今,藥明康德已具備多肽類藥物從發現、臨床前研究、臨床CMC研究,到商業化生產的全流程覆蓋,達到了業界領先的規模。近日,藥明康德位于常州基地的大規模多肽原料藥生產車間正式投入運營,共有7條生產線,其生產規模已步入全球CDMO行業領先水平,能夠滿足從臨床前到商業化的需求。

藥明康德在打造多肽原料藥生產基礎設施時,綜合考慮環境和安全等諸多因素,采用了具有其自主知識產權的全封閉多肽規模化生產設備,在降低安全風險的同時,使得多肽規模化生產過程更加綠色環保。

構成多肽的氨基酸絕大多數都是手性分子,具有一個或多個手性中心。將氨基酸作為分子砌塊的多肽更是有多個手性中心,對映體檢測和拆分難度都非常大。藥明康德已經突破了多肽對映體檢測的技術難關,自主開發了衡量多肽分子中不同氨基酸對映體純度的檢測方法,為提供高品質多肽類藥物打下了堅實的基礎。

目前,多肽與抗體、寡核苷酸和各種毒素偶聯在新藥開發中的應用日益廣泛。藥明康德常州基地借助其高活性小分子、寡核苷酸、多肽等多種藥物偶聯物分子形式的一體化平臺,為這類藥物的開發提供了得天獨厚的優勢。

在過去,多肽制劑的口服不可想象,消化道內對于很多多肽分子來說是滅頂之災,此外,腸黏膜屏障對于普通多肽來說也是不可逾越的。經過科學家們不斷的努力,在多種滲透劑、腸道酶抑制劑的幫助下,多肽類藥物得以成功穿透腸道黏膜和細胞,實現口服,極大的擴大了多肽類藥物的臨床應用范圍。

 

參考資料

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