一文掌握口服多肽藥物的研發(fā)

       多肽一般指由2-50個氨基酸脫水縮合形成的短肽。根據(jù)來源不同，多肽藥物可分為三類：化學(xué)合成多肽、基因重組多肽、提取多肽。與傳統(tǒng)小分子藥物相比，多肽具有成藥性強(qiáng)、活性高、特異性強(qiáng)、毒 性低、無藥物相互作用的特點；與蛋白質(zhì)藥物相比，多肽具有生產(chǎn)成本低、研發(fā)簡單、無免疫原性等優(yōu)勢。因此，自1920年發(fā)現(xiàn)胰島素以來，多肽藥物受到越來越多的關(guān)注。FDA已批準(zhǔn)超過80種多肽藥物上市，其臨床應(yīng)用范圍覆蓋代謝類疾病、癌癥、神經(jīng)性疾病、免疫疾病等。

       根據(jù)市場研究公司Verified Market Research的數(shù)據(jù)顯示，2019年全球多肽藥物市場價值達(dá)269.8億美元，2027年預(yù)計將超過512.4億美元。然而多肽類藥物滲透性差、易被胃腸道中的蛋白酶降解，因此上市的多肽類藥物多為注射 劑。盡管注射 劑市場強(qiáng)勁，但其對患者有侵入性，影響患者依從性，約60%的糖尿病患者因無法忍受長期重復(fù)的注射給藥而不能實現(xiàn)穩(wěn)定的血糖控制。此外，注射 劑增加了制造和儲存的復(fù)雜性，最終影響醫(yī)療成本。因此，口服多肽藥物的研發(fā)一直是研究熱點，但成功轉(zhuǎn)化的不多，主要因為口服多肽藥物的吸收面臨重重困難。

       蛋白酶

       多肽口服要通過消化道上皮細(xì)胞吸收，然后轉(zhuǎn)運到淋巴系統(tǒng)或血液中，再到達(dá)作用部位，其中多種因素都會阻礙多肽類藥物到達(dá)其作用靶標(biāo)。當(dāng)多肽藥物進(jìn)入胃部時會遇到低PH值環(huán)境和胃酶，如胃蛋白酶和組織蛋白酶等，由于多肽類藥物分子量大，降解較快。在小腸中，胰蛋白酶、羧肽酶和氨基肽酶等也會水解多肽藥物。

       生理屏障

       影響多肽類藥物透過生物膜的屏障主要有黏膜密度、粘膜脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)及生物膜的組織學(xué)特性。這些屏障會因為黏附作用或空間位阻把多肽類藥物"捕獲"并在短時間內(nèi)清除掉，導(dǎo)致多肽類藥物的生物利用度下降。

       跨細(xì)胞轉(zhuǎn)運屏障

       胃腸道上皮細(xì)胞及細(xì)胞間緊密連接環(huán)繞上皮細(xì)胞并維持上皮結(jié)構(gòu)的完整性，允許水、離子等的必要流動，同時也將大分子、微生物等排除在外。多肽藥物需要通過細(xì)胞旁路或者穿透細(xì)胞進(jìn)入血液，胞內(nèi)降解和難易穿膜等問題對于多肽藥物來說也是不可逾越的障礙。

       個體差異和首過效應(yīng)

       對于口服多肽藥物，胃腸道生理的個體間差異顯著影響了多肽藥物的穩(wěn)定性。比如黏液狀態(tài)、酶的分泌和腸道蠕動等，都能影響多肽藥物的利用率。另外，多肽藥物經(jīng)過肝 臟時，還要經(jīng)歷肝 臟中的首過代謝，導(dǎo)致進(jìn)入身體循環(huán)的總量進(jìn)一步降低。

       由此可見，多肽藥物的口服吸收面臨重重困難。為了解決這一難題，研究者們開發(fā)了相應(yīng)的策略，包括多肽的結(jié)構(gòu)修飾與環(huán)化、促滲透技術(shù)、納米技術(shù)、藥械組合等。

       化學(xué)修飾

       多肽藥物的穩(wěn)定性可以通過與水溶性聚合物聚乙二醇共價綴合來提高，即聚乙二醇化（PEG）。PEG與多肽結(jié)合后能提高熱穩(wěn)定性，抵抗蛋白酶的降解，降低抗原性，延長體內(nèi)半衰期。除了PEG外，將多肽藥物脂化、糖基化也可以提高多肽的酶穩(wěn)定性等。如索馬魯肽通過在26 位氨基酸處進(jìn)行脂肪酸酰化修飾，提高療效的同時也增強(qiáng)了抗酶降解能力，并且提高了血漿穩(wěn)定性，顯著延長半衰期。

       肽環(huán)化

       肽環(huán)化是通過從肽分子中去除暴露的C端和N端，使肽對水解酶不敏感。此外，環(huán)化還可以通過將肽折疊成生物活性構(gòu)象來減少極性原子對周圍環(huán)境的暴露，從而提高多肽口服給藥的穩(wěn)定性和生物利用度。如環(huán)孢素和去氨加壓素。環(huán)孢素是環(huán)狀親脂性的11肽，其膠囊劑（Sandimmune）于1990年被FDA批準(zhǔn)上市，口服生物利用度高達(dá)25%-30%。

       通過環(huán)化或化學(xué)修飾是口服多肽藥物開發(fā)中的常見策略，但需要注意的是，雖然環(huán)化可以提高穩(wěn)定性，但是大量酰胺鍵構(gòu)成的大的極性表面也同時限制了環(huán)肽的口服吸收。曾經(jīng)在報道的125個口服環(huán)肽的理化性質(zhì)和吸收特性中，發(fā)現(xiàn)其中大多數(shù)環(huán)肽的口服生物利用度有限，因此環(huán)肽的大小與其生物利用度之間并不是單純的線性關(guān)系，如何提高環(huán)肽的口服生物利用度尚有待深入研究。

       滲透促進(jìn)劑

       腸道滲透促進(jìn)劑可以短暫提高上皮細(xì)胞通透性，是目前臨床上運用最廣泛的改善多肽口服吸收的遞送策略之一。這要求具有穿透性的促進(jìn)劑需要暫時破壞腸道上皮以促進(jìn)多肽的吸收，且不能產(chǎn)生太強(qiáng)的毒 性。目前有兩種常見的化學(xué)滲透促進(jìn)劑，分別為癸酸鈉（C10，又稱癸酸）和N- [8-（2-羥基苯甲酰基）氨基]辛酸鈉（SNAC，又稱沙卡普羅酸鈉）。

       其中SNAC通過非共價鍵結(jié)合，改變多肽構(gòu)象，從而保護(hù)多肽免受胃腸道酶降解，還能增強(qiáng)膜的通透性，促進(jìn)多肽的吸收?；谶@一技術(shù)，2019年，司美格魯肽口服片Rybelsus（索馬魯肽）獲FDA批準(zhǔn)用于治療2型糖尿病，是目前較為成功的口服多肽制劑。

       一般來說，肽類藥物主要在腸道中吸收，而Rybelsus改變了肽的吸收部位，使其在胃部吸收，而不是在腸道中。在吸收的過程中，SNAC在胃部的溶解能夠局部升高胃的PH值，進(jìn)而提高Rybelsus的溶解度。PH值的升高，能將胃中酸性環(huán)境改變?yōu)橹行?，使肽酶失活，避免Rybelsus被胃中的肽酶降解。

       納米粒子

       納米粒（NP）是粒徑為1-100nm的固體顆粒，不僅可以保護(hù)多肽防止被胃腸道的酶降解，還能增加腸道上皮的跨膜吸收，并可以通過配體修飾來實現(xiàn)靶向治療效果。按照納米粒子的思路，Oshadi Drug Administration Ltd開發(fā)了一種口服藥物胰島素載體。這種叫做Oshadi Icp的制劑是胰島素、胰島素原和C肽胰島素的組合物，其利用藥理學(xué)惰性的疏水二氧化硅納米粒作為載體，并可以和多肽、多糖產(chǎn)生緊密的非共價結(jié)合。在II期臨床研究中，Oshadi Icp在安全性和降低血糖有效性方面得到了驗證。

       水凝膠

       水凝膠主要由水，交聯(lián)聚合物和蛋白質(zhì)藥物組成，部分還含有粘膜粘附性聚合物，以促進(jìn)腸道內(nèi)停留時間，同時抵抗酶降解，近年來已有多種水凝膠配方可以增強(qiáng)腸道吸收小分子多肽的能力。

       藥械組合

       藥械組合是口服遞送多肽的新方向，其包括微針、腸貼片、微容器等。腸貼片可防止藥物在胃腸道內(nèi)降解，通過在給藥部位形成局部藥庫來促進(jìn)其腸道吸收，并提供單向、受控的藥物釋放。

       不過藥械組合受患者的生理和病理因素的影響更為嚴(yán)重，如胃排空時間、腸道黏液厚度、腸道蠕動等。此外，侵入性器械在長期運用情況下穿孔風(fēng)險也是需要注意的。目前，大部分藥械組合還處于研發(fā)早期。

       目前，多肽藥物口服給藥系統(tǒng)仍是研究熱點，多種促進(jìn)吸收的方法已被開發(fā)。不過需要注意的是，目前任何一種制劑技術(shù)制備的口服多肽的生物利用度仍遠(yuǎn)低于注射 劑。因此，口服多肽藥物的研發(fā)任重而道遠(yuǎn)。

       參考來源：

       1. 藥融圈《口服多肽藥物開發(fā)情況及其前沿技術(shù)簡介》

       2. Drucker DJ. Advances in oral peptide therapeutics. Nat RevDrug Discov. 2019 Dec 17. doi: 10.1038/s41573-019-0053-0.

       3. Boegh, M., Garcia-Diaz, M., Mullertz, A., Nielsen, H. M. Steric and interactive barrier properties of intestinal mucus elucidated by particle diffusion and peptide permeation. Eur. J. Pharm. Biopharm. 2015, 95, 136-143.

       4. 多肽定制，《多肽蛋白質(zhì)藥物口服納米載藥系統(tǒng)研究進(jìn)展》