多肽口服---“肽肽们”的逆袭之路

2023/11/28 14:26:09
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FDA批准了全球首个GLP-1降糖药Rybelsus（口服司美格鲁肽）上市，它是第一个在美国获批使用的口服胰高血糖素样肽受体激动剂（GLP-1RA）的蛋白类治疗药物。Rybelsus上市打破了2型糖尿病患者需要频繁注射GLP-1RA的现状，刺激了从业者的开发热情，引起了口服蛋白类药物研究的一大热潮。

蛋白多肽类药是目前FDA广泛批准用于治疗各种疾病的常见药物，由于口服利用度差而限制了其口服给药途径（常见给药为注射等给药途径）。第一款公认的FDA批准口服多肽（环肽）是诺华的环孢菌素A（商品名：SANDIMMUNE，分子量~1200Da）。诺和诺德的皮下注射司美格鲁肽（OZEMPIC）早先于2017年经FDA批准上市（https://www.accessdata.fda.gov/）。长期注射给药途径（如静脉、皮下等）会造成包括局部刺激在内的多种挑战，特别是需要长期频繁给药往往会降低了患者的依从性。

目前，科研工作者正在研究包括口腔、经鼻或吸入给药在内的多种蛋白给药方式，在PUBMED上以口服“oral”和蛋白“(peptide) OR (protein)”为关键词进行搜索，相关发文量呈现明显增长趋势（截至2023年11月），口服是学术工业界一直在努力开发的蛋白多肽类药物给药途径。

图1：Pubmed上以口服“oral”和蛋白“(peptide) OR (protein)”为关键词进行搜索后的研究数（篇）

“肽肽们”的逆袭之路并非一帆风顺，蛋白多肽类药物往往会由于人体生理环境和药物自身的性质、配方等因素而遇到种种障碍，阻止其被吸收起效。药品口服后会经过胃和小肠，这里环境的酸碱度、酶环境和黏液层等都是蛋白类药物需要解决的障碍。

首先是酸碱度的影响：胃和肠道的不同位置有着不同的pH分布，一般而言胃液的pH较低（1.5-3.5左右），而肠道pH较高（5-8左右），且个体间存在较大差异。应对策略包括制更改制剂的形式，如液体制剂改为胶囊制剂（奥曲肽缓释胶囊（商品名：Mycapssa））或添加其他改变腔道酸碱度的辅料（添加柠檬酸,如鲑鱼降钙素：NCT00959764）。

其次是酶的影响：解决蛋白类药品对酶的高度敏感性在处方开发中是重中之重，胶囊制剂可以避免了酸碱度以及酶对药品的影响，但是又存在药品释放问题的产生。柠檬酸（钙离子螯合剂）的加入在改变腔道酸碱度的同时，可以对酶活产生影响（钙离子是酶辅因子）。司美格鲁肽（Semaglutide）（商品名：Rybelsus）添加的N-(8-[2-羟基苯甲酰基]-氨基)辛酸钠(SNAC)可通过瞬时中和酸性环境局部调节胃肠道pH值,抑制胃蛋白酶活性。如果说酸碱度是比较容易在外界环境中得到来模拟体内环境的因素，那么体内环境中各种（蛋白）酶的存在则对蛋白类药物的稳定性提出了巨大的挑战，而且蛋白稳定性数据不那么好在外界环境中拿到手。

一般而言，含有Glu、Pro、Thr和Ser的肽结构容易发生酶解。由于肽分子中暴露的C和N末端（N末端含有Thr、Met、Ala、Ser、Val或Gly的肽通常具有较长的半衰期，而N末端含有Leu、Phe、Lys、Asp或Arg的肽通常具有较短的半衰期），因此可以改造修饰肽结构（如环化）使肽对酶不敏感（优化，如曲非奈肽，商品名：Daybue；环化，如沃环孢素，商品名：Lupkynis）。除此之外，其他策略还包括氨基酸取代（天然氨基酸的取代）、偶联（如PEG偶联）等技术来保护多肽药物。

当然，酶抑制剂的添加是解决酶水解问题最直接的办法。Oramed公司ORMD-0801口服胰岛素降糖胶囊包含蛋白酶抑制剂（大豆胰蛋白酶）（酶抑制剂：钙离子螯合剂EDTA）和吸收促进剂，针对Ⅱ型糖尿病的Ⅱb期临床结果积极但Ⅲ期临床出现了失败。除此之外，Oramed公司官网显示其ORMD-0801(Oral Insulin)项目还有治疗非酒精性脂肪性肝炎（NASH）布局（ORMD-0801口服胰岛素胶囊与安慰剂相比具有更好的效果（NCT02653300））。

最后是粘液和上皮细胞紧密连接的影响：粘液是覆盖整个胃肠道的粘弹性凝胶层（包含了粘蛋白、碳水化合物、蛋白质、脂质、盐、免疫球蛋白、细菌和细胞残余物等多种成分），多种成分的存在对药物的透过提出了挑战。解决办法包括增加药物的黏附时间（如ChiCRT-TCR-12001872）或增加药物的渗透性。Mycapssa不仅采用了包衣技术，而且添加了促渗剂（辛酸钠（重新分布紧密蛋白）、聚山梨酯80（两亲性表面活性剂具有与生物膜相互作用能力而增加跨细胞的渗透效应）等。Rybelsus添加了SNAC（功能包括改变细胞膜流动性等）也可作为促渗剂。柠檬酸在改变环境酸碱度的同时，还具有螯合离子功能（降低细胞钙离子水平）来促进药物吸收。ORMD-0801添加的EDTA打开紧密连接进行药物运输，兼有螯合钙离子降低酶活功能。

除此之外，制剂配方方面看：聚山梨酯80（商品名：Mycapssa）可以通过减少不同界面中的分子相互作用来稳定蛋白质。当然，各种辅料（如SNAC）的添加在促进药物吸收利用的同时可能会造成局部刺激而发生包括恶心、呕吐和腹泻等症状。

Semaglutide说明书显示注射与口服的最高剂量分别是2.4mg/周/次和14mg/天/次，临床研究表明40mg口服剂量与1mg皮下剂量相当（NCT01923181）。同时，一项针对上市注射GLP-1RA文章显示，在降低体重和HbA1c水平上，每日口服14mg semaglutide仅次于每周皮下注射1mg semaglutide（10.1007/s13300-019-00706-y）。由此可见，口服给药途径显示出巨大的临床潜力。但是，口服多肽的生物利用度较注射低很多，还有很大的提升空间。

分子量是影响肽类药物吸收的一大因素，目前上市产品的分子量从几百到几千不等，与肽类产品联用的纳米载体可协助药物的吸收利用（ChiCRT-TCR-12001872）。Zou JJ et al. 在Science Advances 上发表论文，他们研究设计了一种基于耐酸性金属有机骨架材料进行递送胰岛素纳米制剂来克服胰岛素口服吸收的多重屏障。常见聚合物如PLG、PEG和脂质体也是常见的递送载体，但是许多载体包括有制造、释放和吸收在内的多种问题有待解决。

除此之外，还有其他改进口服肽类药物的临床试验在进行。药械联合如通过 RaniPill™胶囊（RaniPill 装置是一种可摄入微针装置）在健康受试者中口服单剂量奥曲肽的安全性和药代动力学的Ⅰ期研究（NCT03798912）。

目前全球在多肽上的临床研究有近8,000项（https://classic.clinicaltrials.gov），由此可见，“肽肽们”的逆袭之路（多肽口服）并非是康庄大道，而是荆棘丛生的血路。Oramed公司ORMD-0801口服胰岛素降糖胶囊临床失败、强生/Protagonist公司治疗克罗恩病的PTG-200/PN-232研究不佳等数据，让我们看到Rybelsus光环的同时，也给予我们了足够的警示。

目前，FDA批准上市的蛋白多肽类药物中，静脉、皮下和肌肉在内的注射给药占超过95%，而包括口服、吸入等途径在内的占比不到5%（THPdb数据库：FDA批准的治疗性肽和蛋白质数据库）。“肽肽”在内的蛋白质口服给药还存在相当长的路要走，口服司美格鲁肽的上市极大的刺激了从业者的开发热情，这份热情不知道在这个寒冬能保持多久…

寒冬过，万物春。

Reference

1. 10.1016/j.apsb.2021.04.001
2. 10.1038/s41573-019-0053-0
3. https://oramed.com
4. 10.1016/j.addr.2020.05.007
5. 10.1371/journal.pone.0181748

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