最近，华东医药获得美国vTv公司全球首创(first-in-class)小分子口服GLP-1R激动剂TTP273在中国、韩国、澳大利亚等16个国家和地区的知识产权和商业化权利的独家许可。本次华东医药引入降糖新药TTP273，其最大的亮点在于已上市的GLP-1R激动剂均为多肽注射剂，而TTP273为first-in-class的小分子非肽类口服剂型，预计上市后能改善患者用药便利性和顺应性，覆盖更多的糖尿病患者。自2005年起FDA相继批准上市了多个GLP-1R激动剂，包括艾塞那肽、利拉鲁肽等，其中利拉鲁肽2016年实现了全球销售收入29.8亿美元，在GLP-1R激动剂市场中占61.7%，处于绝对领先的地位。随著一周给药一次的索马鲁肽获批，更是将GLP-1R激动剂类降糖药物推向了新的高潮，同时也提出了新的更高的挑战：获得可口服的GLP-1R激动剂将极大地满足患者需求，扩大GLP-1R激动剂的应用市场。

小分子非肽类GLP-1R激动剂

在研究可供口服的药物方面，研究人员最先想到的就是开发小分子药物，在以多肽为主导的GLP-1R激动剂领域也同样不例外。2007年，Knudsen等利用竞争结合实验，筛选了大约50万个化合物，发现了一系列喹喔啉类小分子GLP-1受体激动剂(如化合物1，图1)，在野生型小鼠体内，化合物1能够以葡萄糖依赖性地方式促进胰岛素分泌，而对GLP-1R敲除小鼠则无明显作用。Sloop等基于嘧啶环母核结构设计了 GLP-1R激动剂2，该化合物能够提高cAMP水平，从而血糖依赖性地刺激胰岛素分泌，但受体亲和力仍较低。Gong等对1000种杂环衍生物进行筛选后发现咪唑并吡啶类衍生物3和4在GLP-1R高表达的HEK293细胞上具有较高激动活性。Sexton等设计并合成了檞皮素样黄酮类衍生物5，其对GLP-1R具有正向变构调节作用，在GLP-1和Ex-4的诱导下能够选择性调节Ca2+浓度而不改变cAMP信号。

图1.小分子非肽类GLP-1R激动剂

上海药物研究所王明伟课题组针对GLP-1R，建立了相应的分子和细胞水平高通量药物筛选模型，并应用于大规模化合物库的筛选。通过对5万个化合物的筛选和后续研究，发现某些环丁烷类化合物具有潜在的GLP-1R激动活性，能够被GLP-1R拮抗剂Ex-4 (9-39)所阻断。其中化合物6 (Boc5)在HEK293-rGLP-1R细胞中的EC50为2.73μM，对受体的亲和性Ki值为1.47μM。Boc5激活GLP-1R能刺激腺苷酸环化酶，使胞内cAMP水平升高并活化PKA，激活一系列下游信号通路。此外，Boc5口服给药有效，抑制小鼠摄食ED50约为80mg/kg，体内半衰期为7.5h。在db/db小鼠体内，能够剂量依赖性地降低血糖、减少进食及控制体重，治疗3-4周后可使糖化血红蛋白(HbA1c)和糖耐量试验趋于正常化。Dong-A制药公司的研究人员设计并合成了2-硫喹啉衍生物7，在小鼠IPGTT实验中，口服给予化合物7能够以血糖依赖性的方式刺激胰岛素分泌。Ahn等模拟多肽三维结构，通过合理设计构建了GLP-1模拟分子，开发了一系列构象限制型GLP-1类似物，采用tris-苯甲醯胺螺旋结构模拟GLP-1螺旋片段，设计合成得到的GLP-1多肽模拟物8表现出一定程度的GLP-1R亲和力和激动活性，EC50为130nM。

图2.小分子非肽类GLP-1R激动剂TTP-054

vTv Therapeutics公司(旧称TransTech Pharma)运用其小分子药物研发平台「TTP Translational Technology」发现了一系列非肽类、高选择性GLP-1R激动剂，典型结构TTP-054如图2所示(即华东医药TTP273的结构类似物)。TTP-054的体外细胞激动活性EC50为65nM，最大激动效应为GLP-1 [7–36] NH2的82% (WO2009/111700)。但是，我们不妨再细看TTP-054的结构，不难推测这类化合物可能具有明显的成药性缺陷(分子量880，高亲脂性)，从而影响其口服生物利用度。对此，vTv公司也做了大量的口服制剂研究改善其生物利用度(WO2011/031620)。此外，vTv公司的研究人员也将TTP-054中间三环片段的吗啡啉酮结构替换为二氢吡喃片段进行了系统的探究(WO2010/114824)。

肽类GLP-1R激动剂口服制剂

通过细胞旁路途经能够极大地改善多肽类药物的口服生物利用度，同时由于细胞连接部位提供了一个缺乏蛋白水解酶的水性环境，从而减少了多肽类药物吸收转运过程的酶水解失活。所用的辅助促渗剂通常是一些安全性较高的表面活性剂，如中链脂肪酸衍生物的盐，通过与多肽类药物之间通过非共价结合从而促进多肽类药物的细胞旁路途经吸收。最典型的辅助促渗剂N-[8-(2-hydroxybenzoyl) amino] caprylate (SNAC，10)已经广泛用于制备可口服的胰岛素及GLP-1R激动剂，并围绕其开发成了非常完善的Eligen?传递系统。艾塞那肽口服制剂ORMD-0901 (100μg)在狗体内降糖效果与注射给予2.5μg的艾塞那肽相当。此外，一周给药一次的索马鲁肽也运用了Eligen?传递系统开发了口服制剂(WO2012/098187)，目前处于三期临床研究，已有研究结果表明每天口服给予索马鲁肽(40mg)能达到每周皮下注射1mg索马鲁肽的疗效。连续给药12周，不同剂量的口服索马鲁肽能够降低HbA1c 0.9-1.3％，减重0.5-4kg。

图3.Eligen?传递系统辅助促渗剂SNAC

肽类GLP-1R激动剂主动运输

由于肽类GLP-1R激动剂的被动运输有著诸多技术挑战，不少研究人员通过在多肽片段中缀合主动转运底物，试图通过主动运输途径改善多肽类药物的口服生物利用度。生物素是SMVT转运体底物，Chae等据此设计了一系列GLP-1–生物素缀合物：GLP-1 [7-36] NH2通过与生物素-NHS反应得到K26，K34-双乙醯化缀合物11 (DB-GLP-1)，相应的，GLP-1 [7–36] NH2也能在Lys34位点采用PEG化的生物素进行区域选择性醯化得到K26-生物素-K34-PEG化生物素GLP-1缀合物(简称DBP-GLP-1)。DB-GLP-1及DBP-GLP-1能够以葡萄糖依赖性的方式促进胰岛素分泌，同时耐DPP IV酶的稳定性分别提高了2.4及9.9倍，其中，DBP-GLP-1口服给药后具有一定程度的血药浓度，能明显改善小鼠血糖水平。

图4.GLP-1-生物素缀合物11(DB-GLP-1)结构

维生素B12也是常用于复杂药物主动摄取的底物分子，其能够运用于GLP-1类缀合物的设计具有三个可行性因素：①尽管维生素B12的分子较大，刚性强结构复杂，但是构效关系研究表明GLP-1类激动剂能够容纳各不相同的缀合小分子，结构较大的缀合物对其受体激动活性影响有限；②GLP-1R属于膜蛋白，位于细胞膜表面，无需透过细胞膜发挥生物效应；③GLP-1多肽类激动剂活性较强，能够部分补偿维生素B12有限的主动转运损失。基于上述设想，Clardy-James等在K34R GLP-1 [7–36] NH2的Lys26位点进行选择性维生素B12衍生化得到缀合物12。化合物12与原型肽K34R GLP-1 [7–36] NH2的受体激动活性相当，然而，遗憾的是，研究人员并没有评估该化合物的体内活性。

图5.GLP-1-维生素B12缀合物12

总结与展望

随著肽类GLP-1R激动剂类重磅产品的专利相继到期，及周制剂产品的不断完善，相关药企急需通过口服制剂扩充产品线，加强重磅产品外围专利壁垒。尽管当前的口服GLP-1R激动剂仍有较大的可提升空间，但近期的研究态势和临床结果展现出足够多的成功希望。让我们拭目以待，看各大药企从肽类注射剂阵地转向口服GLP-1R激动剂的主战场，将来我们中的许多人，或置身事外，如看一场精彩的电影，给自己的研究领域提供足够的经验启示，或置身其中，成为口服GLP-1R激动剂研究战场的主角。

参考文献：

1.KNUDSEN L B et al.Small-molecule agonists for the glucagon-like peptide 1 receptor [J]. PNAS,2007, 104(3): 937-42.

2.SLOOP K W et al.Novel small molecule glucagon-like peptide-1 receptor agonist stimulates insulin secretion in rodents and from human islets [J]. Diabetes, 2010, 59(12):3099-107.

3.GONG Y D et al. ANovel 3-(8-Chloro-6-(trifluoromethyl) imidazo[1,2-a]pyridine-2-yl) phenyl Acetate Skeleton and Pharmacophore Model as Glucagon-like Peptide 1 Receptor Agonists[J]. B Korean Chem Soc, 2010, 31(12): 3760-4.

4.WOOTTEN D et al.Modulation of the glucagon-like peptide-1 receptor signaling by naturally occurring and synthetic flavonoids [J]. J Pharmacol Exp Ther, 2011, 336(2):540-50.

5.CHEN D et al. Anonpeptidic agonist of glucagon-like peptide 1 receptors with efficacy indiabetic db/db mice [J]. PNAS, 2007, 104(3): 943-8.

6.MANANDHAR B，AHN J M.Glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analogs: recent advances, new possibilities，and therapeutic implications [J]. J Med Chem, 2015, 58(3): 1020-37.

7.ARBIT, E, et al.:Protein Formulation and Delivery; McNally, E., Hastedt, J. E., Eds.;Information Healthcare USA Inc: New York, NY, 2008; pp 285–303.

8.DAVID J. E, et al.:Annual Report in Medicinal Chemistry, 2013; pp 119-130.

文|Drug Hunter

本文首发药渡微信号|Pharmacodia

网站、公众号等转载请联系授权

推荐阅读：

相关文章