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文章導(dǎo)讀

2017年12月，司美格魯肽注射液首次獲美國FDA批準(zhǔn)上市，每周一次。相對每日一次的短效制劑，周制劑顯然改善了治療依從性，但對于糖尿病等慢病患者來說，長期注射無疑是個(gè)沉重的心理和生理負(fù)擔(dān)，為此諾和諾德開發(fā)了司美格魯肽片劑，于2019年9月首次獲美國FDA批準(zhǔn)上市，每日一次。司美格魯肽片劑的上市，改善了特殊患者的依從性，進(jìn)一步擴(kuò)大了司美格魯肽的使用人群。

既往文章中，菌菌整理了注射和口服劑型司美格魯肽（索馬魯肽）的發(fā)展歷程，包括其用于不同適應(yīng)癥（2型糖尿病、肥胖/超重、非酒精性脂肪肝炎或阿爾茲海默癥等）的開發(fā)背景、上市進(jìn)程以及關(guān)鍵臨床證據(jù)。點(diǎn)擊以下鏈接可查看詳細(xì)的藥物開發(fā)歷程：

GLP-1類似物——注射用司美格魯肽（索馬魯肽）的發(fā)展歷程

GLP-1類似物——口服劑型司美格魯肽（索馬魯肽）的發(fā)展歷程

生物大分子藥物通常為注射劑型，口服劑型的開發(fā)是一大挑戰(zhàn)，主要是由于：低pH值的胃環(huán)境、蛋白水解酶活性導(dǎo)致多肽易被降解、胃腸道表皮的滲透性有限，從而導(dǎo)致多肽類藥物的生物利用度極低。

今天這篇文章，菌菌參考Mitragotri S和Drucker DJ發(fā)表在?Nature子刊《Nat Rev Drug Discov》[IF: 112]的兩篇綜述文章，以司美格魯肽片劑（索馬魯肽）為引，簡析多肽類藥物的口服劑型開發(fā)策略，包括吸收增強(qiáng)劑、降解酶抑制、環(huán)肽、粘液穿透劑、藥械組合如腸道貼片和腸道微針。

一、口服多肽藥物的給藥屏障

由于胃腸道的正常生理作用，口服多肽面臨一定的遞送難度。攝入的多肽或蛋白通過一系列pH敏感性的蛋白酶（酸性），被分解成氨基酸，然后通過轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族運(yùn)送至黏膜，同時(shí)將大分子的碳水化合物或脂類酶解成小分子物質(zhì)，促進(jìn)腸道的吸收。

此外，腸道上皮具備識別和吸附細(xì)菌、病毒等病原體的功能。為此，胃腸道形成了復(fù)雜的細(xì)胞和粘液屏障，以限制外來或有害物質(zhì)的進(jìn)入。對于外源性多肽或蛋白類藥物，通過粘液穿透腸上皮、進(jìn)入血液循環(huán)的速率也受到限制。個(gè)體化差異也是一個(gè)影響因素，包括粘液、降解酶的表達(dá)水平、胃排空和腸道蠕動的差異。

基于上述的遞送障礙，人們采取了直接或間接的應(yīng)對策略，促使多肽藥物能夠通過腸上皮轉(zhuǎn)運(yùn)并分泌進(jìn)入淋巴系統(tǒng)或血液循環(huán)，具體研究方向包括：避免藥物降解、增強(qiáng)通透率、使用器械遞送等。

圖1: 口服多肽藥物的給藥屏障

二、口服多肽制劑的開發(fā)策略

2.1吸收增強(qiáng)劑(Permeation enhancers)

最理想的吸收增強(qiáng)劑應(yīng)平衡兩種作用：能夠破壞腸道上皮以促進(jìn)多肽的吸收，同時(shí)又不能表現(xiàn)太強(qiáng)的毒性。經(jīng)過臨床驗(yàn)證的吸收增強(qiáng)劑包括癸酸鈉（C18, 癸酸）、N-(8-[2-羥基苯甲酰基]-氨基)辛酸鈉（SNAC）和N-(5-氯水楊?；?-8-氨基辛酸（5-CNAC）。癸酸鈉是一種中鏈脂肪酸，是美國FDA批準(zhǔn)的食品添加劑，被用于口服胰島素類似物的開發(fā)（如諾和諾德I338）。SNAC和5-CNAC屬于?；被?，其中SNAC通過司美格魯肽片的上市得到了驗(yàn)證，諾華口服降鈣素的制劑策略使用了5-CNAC。

司美格魯肽采用了吸收增強(qiáng)劑的策略，以提高生物利用度。諾和諾德研發(fā)團(tuán)隊(duì)選擇了吸收增強(qiáng)劑SNAC（N-(8-[2-羥基苯甲酰基]-氨基)辛酸鈉）修飾司美格魯肽，以促進(jìn)司美格魯肽的胃腸道穩(wěn)定性和吸收效果。司美格魯肽口服劑型有以下特征：SNAC可增加司美格魯肽分子的局部pH，防止胃蛋白酶對多肽藥物的降解，在細(xì)胞膜表面借助濃度梯度使司美格魯肽穿透胃黏膜，從而吸收入血。

圖2: 司美格魯肽片劑的體內(nèi)吸收機(jī)制

小結(jié)：司美格魯肽口服劑型添加了SNAC修飾，發(fā)揮吸收增強(qiáng)劑的作用促進(jìn)司美格魯肽的吸收，減少胃蛋白酶的降解，由此提高司美格魯肽的生物利用度。

司美格魯肽由31個(gè)（7-37）氨基酸組成，經(jīng)酵母發(fā)酵生產(chǎn)肽骨架，隨后經(jīng)過C18脂肪酸等位點(diǎn)修飾得到司美格魯肽活性成分。耀海生物重組多肽/蛋白平臺基于大腸桿菌和酵母表達(dá)系統(tǒng)，具有豐富的重組多肽發(fā)酵、純化、酶切/修飾、制劑罐裝、凍干和質(zhì)量檢測服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，已成功交付多個(gè)重組多肽生產(chǎn)項(xiàng)目（包括GLP-1類似物），全速推進(jìn)重組多肽或蛋白類生物制品的上游開發(fā)進(jìn)程。

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2.2抑制降解酶活性(Enzyme inhibition)

在酸性的胃液中胃蛋白酶具備降解多肽的活性，可以通過酸穩(wěn)定的腸衣包裹藥物，保護(hù)肽類藥物不被降解。隨著藥片離開胃部到達(dá)腸道上端，升高的pH導(dǎo)致腸膜溶解，從而釋放藥物活性成分。Tarsa的口服降鈣素即通過以上策略設(shè)計(jì)而成。值得注意的是，腸酶和胰酶也能快速降解多肽，胃腸道酶的最適pH由中性到堿性，在藥片中加入檸檬酸會造成局部pH瞬時(shí)下降，從而抑制肽酶活性。有報(bào)道顯示，在比格犬中，檸檬酸和口服鮭魚降鈣素聯(lián)合給藥可以降低局部胰蛋白酶的活性，從而提高降鈣素的生物利用度。

除控制局部pH外，也可在配方中添加酶抑制劑保護(hù)肽類藥物不被降解。Oramed開發(fā)的口服胰島素制劑ORMD-0801采用了這一策略，制劑配方包括大豆胰蛋白酶抑制劑以及清除鈣的螯合劑（鈣是多種蛋白酶的輔助因子）。

2.3環(huán)肽(Peptide cyclization)

線性多肽暴露的氨基端（N）和羧基端（C）易被酶降解，將末端進(jìn)行環(huán)化可以防止酶切。環(huán)結(jié)構(gòu)是許多天然短肽的特征，兩個(gè)已成功開發(fā)的口服環(huán)狀短肽包括：免疫調(diào)節(jié)藥物環(huán)孢菌素A（cyclosporine）和去氨加壓素（desmopressin）。也有研究報(bào)道了125個(gè)環(huán)肽的口服吸收特性，大多數(shù)環(huán)肽的生物利用度有限，制劑開發(fā)策略與藥物的適配性也不可忽略。

2.4粘液穿透劑(Mucus-penetrating agents)

在多肽配方中添加粘液溶解劑或粘液穿透劑，可以提高多肽穿透粘液屏障的速率。臨床前研究顯示，在納米顆粒與胰島素給藥時(shí)，添加親水聚合物聚乙二醇（PEG）鏈可提高粘液擴(kuò)散能力。然而該策略尚未在大型臨床試驗(yàn)中驗(yàn)證。

2.5藥械組合

用于胃腸道給藥的在研藥械裝置包括腸貼片(Intestinal patches)、水凝膠(Hydrogels)和腸道微針(Microneedle devices and milliposts)。

口服劑型的腸貼片可保護(hù)一小部分藥物免受局部降解，并將藥物定位在吸收上皮附近。有研究將鮭魚降鈣素制備成腸貼片，粘附在豬和大鼠的小腸粘膜上，可在動物體內(nèi)檢測到鮭魚降鈣素，且降鈣素腸貼片的使用與血鈣減少有關(guān)，提示其可以遞送至循環(huán)系統(tǒng)并發(fā)揮藥效。

水凝膠含有水、交聯(lián)聚合物和蛋白質(zhì)，部分含有聚合物。水凝膠可以延長藥物的儲存期，同時(shí)延長多肽在特定腸道區(qū)域的停留時(shí)間，抵抗酶降解。有研究者設(shè)計(jì)了水凝膠配方，用于驗(yàn)證其增強(qiáng)多肽在小腸和大腸內(nèi)的吸收作用。

腸道微針是一種載藥微針，可以穿透腸道粘液和上皮屏障進(jìn)入腸壁，溶解并釋放負(fù)載的藥物。制藥公司Rani Therapeutics開發(fā)的小型腸溶膠囊RaniPill是一個(gè)典型的例子，該膠囊在小腸中進(jìn)行pH依賴性溶解，產(chǎn)生二氧化碳實(shí)現(xiàn)充氣，氣球進(jìn)而將微針裝置放置在上皮細(xì)胞附近，便于向粘膜注射治療性物質(zhì)。早期臨床試驗(yàn)表明，使用RaniPill制劑可將奧曲肽的生物利用度提高至65%。腔內(nèi)展開微針注射器(LUMI)是另一種微針裝置，由腸溶膠囊、彈簧和可降解臂組成，當(dāng)pH≥5.5時(shí)，膠囊表面涂層溶解，壓縮彈簧將LUMI推出膠囊并展開，確保微針與腸壁貼合。

綜上，多種生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)等交叉學(xué)科已應(yīng)用于藥械組合的開發(fā)，具備一定的應(yīng)用前景，有待進(jìn)一步的臨床驗(yàn)證。

三、展望

由于胃腸道生理環(huán)境，重組多肽等大分子物質(zhì)易發(fā)生降解，且大分子藥物不易吸收，種種障礙導(dǎo)致口服多肽的生物利用度極低，因此疫苗、重組多肽或重組蛋白往往是注射給藥。但對于糖尿病、骨質(zhì)疏松等慢病患者來說，長期注射的痛感和心里負(fù)擔(dān)不容忽視。為滿足特殊患者的長期治療需求，口服劑型的開發(fā)十分重要。

如Drucker DJ等文章所述，為克服多肽藥物口服劑型的種種障礙，諾和諾德（胰島素/司美格魯肽）、諾華（降鈣素）等企業(yè)均在嘗試口服劑型的開發(fā)，用于滿足患者需求，擴(kuò)大使用人群。以司美格魯肽的降糖適應(yīng)癥為例，注射劑的最大維持劑量是2mg（每周一次），而口服制劑的最大維持劑量是14mg（每天一次），用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于注射劑型?？梢娍诜嚯闹苿┑睦寐嗜源嬖诤艽蟮奶嵘臻g。

耀海生物基于多年的微生物表達(dá)體系（大腸桿菌、酵母）CDMO服務(wù)經(jīng)驗(yàn)，具備GMP級別重組多肽的生產(chǎn)服務(wù)能力，包括GLP-1類似物等。生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)豐富、周期短、產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)標(biāo)，可以滿足產(chǎn)品注冊申報(bào)的需求，以期成為眾多生物企業(yè)在重組多肽賽道的助跑員！

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