多肽 | 盘点多肽的研究进展和多肽口服给药策略

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多肽已成为近年生物医药研究热点之一，从2020年至今全球上市多肽有46款，当前处于临床III期研究的多肽超过50款，其中50%以上的产品用于糖尿病等代谢疾病、免疫疾病及癌症等病症的治疗，需要注意的是，这些疾病大多需要较长的治疗周期。虽然多肽特异性高、疗效好、不易蓄积等优势较适于长期给药，但其给药途径大多为注射，导致了长期用药时患者依从性差、用药便捷性低、医疗成本高等问题，更导致了在长期频繁注射后的局部刺激等副作用。

多肽药物的全球研究进展

2019年全球多肽（含胰岛素）销售额超过500亿美元，重磅产品Dulaglytide在2022年销售额高达75亿美元，司美格鲁肽（Semaglutide）和利拉鲁肽（Liraglutide）销售额也分别达到109亿美元、19亿美元。根据沙利文预测，全球非胰岛素类多肽药物市场规模有望从2020年357亿美元升至2025年的622亿美元。

目前全球获批多肽药物约80余种，近年来，随着肽疗法和肽合成技术的不断进步，多肽类药物的研究得到了迅猛发展，从2020年至2022年间，全球就有46款非胰岛素类多肽药物获得批准上市^{[1] [2]}。其中皮下给药产品22款，静脉给药产品15款，口服给药6款；从适应症上看，主要集中在代谢疾病如糖尿病、骨质疏松，以及癌症、肥胖等领域。

当前有超过170种多肽处于临床开发，超过200种肽正在临床前研究^[1]。仅处于临床III期研究的多肽药物即超过50款，如【表2】所示。当前临床在研多肽的适应症仍然集中在代谢疾病以及癌症、肥胖等适应症。

多肽不易蓄积，相对更为安全的特点更适合长期给药，然而其给药途径仍以注射为主，导致了患者依从性、用药便捷性、医疗成本等方面的问题。今年6月25日，诺和诺德（Novo Nordisk）在《柳叶刀》发布其口服司美格鲁肽在治疗肥胖或带有至少一项共病过重患者的全球性3期临床试验的结果，超八成的患者减重达到15%，超过30斤，使得口服多肽的话题再次引起了业界的广泛关注。

多肽口服给药的全球研究进展

多肽口服给药途径开发困难的原因主要包括：①多肽稳定性欠佳：口服后易被胃肠道的酸、碱和酶降解；即使成功从肠道吸收后，也很可能面临首过效应被肝代谢的问题；②多肽分子量较大，在胃肠道易被肠黏膜表面的黏液层“捕获”和清除；③多肽的渗透性差，难以通过跨细胞或细胞旁路途径进入基底侧。

如【表3】所示，当前全球成功上市的多肽药物^[3]中共有17款为口服，其中口服后吸收入血的有8款，都采用了不同的口服策略，主要为：结构优化，SNEDDS技术，促渗剂的使用，以及肠溶技术的使用。

【表4】汇总了部分处于临床阶段的口服多肽及其采用的促吸收策略，主要采用了促渗剂，结构优化，纳米制剂等技术^[4]。

从1920年发现胰岛素以来，多肽口服研究就从未停止，目前已见报道的多肽口服策略超过20种。如图1所示^[3]，包括肠溶、pH调节剂的使用、酶抑制剂的使用；结构的PEG化、环化、前药；黏膜吸附、微针；吸收促进剂、纳米技术等。

从已上市的口服多肽[表3]及处于临床阶段[表4]的产品看，得到产业转化的技术主要集中在：结构优化、pH调节剂/酶抑制剂的使用、促渗剂的使用、SNEDDS。

结构优化

多肽由于存在对生物酶敏感的酰胺键、残基的C端/N端，易氧化易消旋等原因，化学稳定性较差，即使注射给药后一样容易受到血液中酶系、血流剪切力、组织内的酶等因素的影响而被降解。因此，多肽的结构优化是其开发最常用，最成熟的策略。尤其在多肽口服给药方面，已有多项研究在逐步探明多肽在胃肠道的降解和吸收规律，例如，分子量大于3KDa的多肽更容易在胃肠道被分解为寡肽，疏水残基的C端裸露易被胃蛋白酶降解，碱性氨基酸残基易被胰蛋白酶水解等^{[5] [6]}。目前已上市的多肽中约有超过40种多肽采用了环化或其他结构优化的策略提高其稳定性，对口服给药的多肽而言，通过环化、聚乙二醇化、甲基化、糖基化可以提高其稳定性，延长半衰期。

已上市的醋酸去氨加压素（DDAVP）是精氨酸加压素的类似物，对第一个氨基酸进行了脱氨并将第八个氨基酸的L-精氨酸替换为D-精氨酸，从而增强了其稳定性。已上市的索马鲁肽（Rybelsus）通过在26 位氨基酸处进行脂肪酸酰化修饰，提高效能的同时也增强了抗酶降解能力，并提高了血浆稳定性，显著延长了半衰期。已上市的水合他替瑞林（Ceredist）则通过结构优化保护了促甲状腺激素释放激素中焦谷氨酰肽免受酶的水解^[4]。当前处于临床III其的Tregopil(IN-105)则是聚乙二醇化的胰岛素类似物，已完成Ⅲ期临床研究。

pH调节剂/肠溶技术

肠道的酸碱pH环境会导致肽的水解、构象变化，以及在该pH下被酶降解，有研究表明，肽只有在与其等电点相近的窄pH范围内才是相对稳定的^[3]。

胃肠道酶的活性与其所处的pH环境息息相关，例如，胃肽酶只有在酸性环境下才能降解多肽，当pH大于3时其活性即已受到显著抑制，在口服索马鲁肽（Rybelsus）的口服开发策略中，辅料SNAC的其中一个作用便是升高局部胃内pH，使索马鲁肽免受胃肽酶降解。奥曲肽（Mycapssa）则直接使用了肠溶技术，避免奥曲肽在胃内释放。而临床研究阶段的sCT（ORACAL）则采用肠溶胶囊使药物在肠道内释放，而胶囊内容物中以柠檬酸作为pH调节剂形成了肠道的局部酸性以减弱肠酶对本品的降解，目前已完成III期研究^[3]。

促吸收剂

在药物处方中加入促吸收透剂是口服制剂常用手段之一，自从1961年一项研究发现EDTA能改善狗对肝素的口服吸收以来，吸收促进剂就受到了制药和生物材料科学的广泛关注^[7]，随着这些学科的飞速发展，安全性更好，促吸收效果更佳的辅料正不断涌现。从【表2】和【表3】可见，已上市和临床阶段口服多肽的处方中大多使用了促吸收剂。促吸收剂可以按作用分为促旁路吸收、促跨细胞吸收，以及同时促进旁路和跨细胞吸收三种。

细胞之间存在紧密连接、粘附连接和桥粒连接，这些复合体维持着肠壁结构的形态和完整性，阻止细菌、未经消化的蛋白质通过细胞间隙。螯合剂可以通过和细胞外Ca²⁺螯合而降低Ca²⁺浓度，进而通过系列信号通路导致细胞旁路通透性增加，该效果可逆，细胞通透性在Ca²⁺浓度升高后恢复。常用的螯合剂包括EDTA，柠檬酸等。Oramed Pharma公司采用EDTA作为促吸收剂，临床研究显示与胰岛素的壳聚糖纳米粒相比，采用EDTA组的胰岛素口服相对生物利用度高出20%^[8]。

大多数表面活性剂，包括辛酸钠及其衍生物，胆酸盐等，均为常用的跨细胞吸收促进剂，通过增加细胞膜的通透性或增加药物的亲脂性，使得药物更容易进入细胞。如口服索马鲁肽处方中的辅料SNAC促吸收的原因之一即是促进了索马鲁肽的单体化和与质膜的相互作用，从而提高了其渗透性。在临床阶段的sCT（SMC021）也通过5-CNAC的使用提高了其口服生物利用度，正在进行III期临床试验。

此外，如癸酸钠，辛酸钠等还同时具有促进旁路和跨细胞吸收的效果，癸酸钠可以增加细胞内Ca²⁺的浓度，经信号传导后磷酸化肌球蛋白轻链，打开细胞旁路，同时具有扰动质膜增强肠道通透性的作用。

SNEDDS

在已上市产品中，环孢菌素A（Neoral和Sandimmune），以及Voclosporin（wupkynis）均采用了SNEDDS技术。该技术属于脂质给药系统，制剂中主要由油相、表面活性剂和助表面活性剂构成，在口服给药后，自微乳制剂在胃肠道蠕动下，在胃肠液中自发快速形成 O/W 型的载药微乳，其乳滴粒径＜100nm。胃肠道内形成的乳滴粒径小、分布广，提高难溶性药物在胃肠道内的溶解浓度，促进渗透跨膜吸收；乳滴破乳、消化的过程中，由内核油消化出的脂肪酸、可与体内分泌的胆酸盐、以及食物中的磷脂等物质共同形成混合胶束，将原料包裹入胶束中，进而促进原料以渗透、转运、胞饮及淋巴途径吸收。部分脂质辅料如C8元的辛酸类油、C10元癸酸衍生物等还具有一定程度的促吸收效果。

但需要注意的是，Voclosporin实质上是环孢菌素A的结构类似物，两者均为水中难溶且具有亲脂性的药物。SNEDDS并不太适用于水溶性强的药物，同时，对于亲水亲油性均差的药物，也有可能在形成微乳后药物大量富集于界面层而导致析出或被降解。

本文综述了多肽当前的上市和临床研究情况，对其主要集中的适应症，采用的给药形式等进行了回顾，对成功得到产业转化的口服多肽常用策略进行了总结和剖析，事实上，每一款成功上市的口服多肽都可能包括了对不同促吸收策略的综合叠加应用，比如奥曲肽（Mycapssa）同时使用了促吸收剂和肠溶技术，索马鲁肽（Rybelsus）对其化学结构进行了优化，辅料SNAC则同时具有pH调节剂和促吸收剂的作用。

时至今日，口服多肽的研究已经日趋深入，从多肽化学键敏感性和胃肠道酶的关系，空间结构和跨膜吸收的关系，到不同辅料或制剂技术对其口服吸收的促进效果，多肽各个方面的研究不断深入，也不断有新的辅料和新的技术涌入。在进入临床的或者临床前研究的多肽药物中，吸入给药，微针递送，纳米给药系统等方面的研究也日趋成熟，随着新材料和新制剂技术的出现，多肽仍然会是生物医药的研究热点之一。

1. Henninot, A., Collins, J. C., & Nuss, J. M. The current state of peptide drug discovery: back to the future. Journal of medicinal chemistry.2017, 61(4), 1382-1414.

2. https:///drugs/development-approval-process-drugs/drug-approvals-and-databases

3. Zhu Q, Chen Z, Paul PK, Lu Y, Wu W, Qi J. Oral delivery of proteins and peptides: Challenges, status quo and future perspectives. Acta Pharm Sin B. 2021,11,2416-48.

4. Aguirre TA, Teijeiro-Osorio D, Rosa M, et al. Current status of selected oral peptide technologies in advanced preclinical development and in clinical trials. Adv. Drug Deliv. Rev. 2016: 106(Pt B):223-241.

5. Maher, S., Brayden, D.J., Casettari, L., Illum, L. Application of Permeation Enhancers in Oral Delivery of Macromolecules: An Update. Pharmaceutics. 2019, 11, 41.

6. Wang, B., Xie, N., & Li, B..Influence of peptide characteristics on their stability, intestinal transport, and in vitro bioavailability: A review. Journal of food biochemistry.2019,43(1).

7. Windsor E, Cronheim GE. Gastro-intestinal absorption of heparin and synthetic heparinoids. Nature 1961,190:263-264.

8. Su FY, Lin KJ, Sonaje K, Wey SP, Yen TC, Ho YC, et al. Protease inhibition and absorption enhancement by functional nanoparticles for effective oral insulin delivery. Biomaterials., 2012, 33:2801.

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