多肽類(lèi)藥物體外ADME研究一站式產(chǎn)品解決方案

多肽是由多個(gè)氨基酸通過(guò)肽鍵連接而形成的一類(lèi)化合物，通常由10~100個(gè)氨基酸分子組成，其連接方式與蛋白質(zhì)相同，相對(duì)分子量低于10 kDa，因其具有廣泛的生理調(diào)節(jié)作用、顯著的活性、高選擇性和低毒性等特點(diǎn)，已成為藥物研發(fā)的熱點(diǎn)之一，目前已廣泛應(yīng)用于腫瘤、肝炎、糖尿病、艾滋病等疾病的預(yù)防、治療和診斷，具有廣闊的開(kāi)發(fā)前景。然而，多肽藥物也有不可忽視的缺點(diǎn)，其化學(xué)與生理穩(wěn)定性都較差，容易受到體內(nèi)蛋白水解酶的降解，給多肽藥物的研發(fā)帶來(lái)了很多挑戰(zhàn)。本文將從多肽類(lèi)藥物的藥代動(dòng)力學(xué)層面進(jìn)行淺析，了解多肽類(lèi)藥物體外ADME研究策略，確定多肽類(lèi)藥物基礎(chǔ)體外研究模型，助力多肽類(lèi)藥物早期研發(fā)！

多肽類(lèi)藥物簡(jiǎn)介
  1922年“治療性胰島素”問(wèn)世，揭開(kāi)了多肽類(lèi)藥物的研發(fā)熱潮。“α-氨基酸”脫水縮合的產(chǎn)物稱(chēng)為“肽”，通常將由2~20個(gè)氨基酸組成的肽稱(chēng)為寡肽；20~50個(gè)氨基酸組成的肽稱(chēng)為多肽。多肽的連接方式與蛋白質(zhì)間相同，但FDA將蛋白質(zhì)定義為“具有明確序列且大小大于40個(gè)氨基酸的聚合物”。因此，小于蛋白質(zhì)定義的多肽氨基酸聚合物仍可按照小分子藥物進(jìn)行監(jiān)管。大多數(shù)多肽以細(xì)胞外分子為靶點(diǎn)。細(xì)胞外分子靶點(diǎn)主要是G蛋白偶聯(lián)受體（Gprotein-coupledreceptor，GPCR）。GPCR家族是最大的受體家族，已經(jīng)確定的家族成員大約有800~1000個(gè)。GPCR在現(xiàn)代藥物開(kāi)發(fā)中占據(jù)極其重要的地位，現(xiàn)代藥物約50%都是以GPCR為靶點(diǎn)。這些GPCR的共同特點(diǎn)是都有七個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域。GPCR信號(hào)一般是通過(guò)細(xì)胞外的配體與這些GPCR相互作用，引起GPCR的構(gòu)象變化，通過(guò)激活三聯(lián)體G蛋白調(diào)控GPCR下游的各種信號(hào)路經(jīng)。GPCR家族中的一些受體在特定組織細(xì)胞內(nèi)異常表達(dá)，調(diào)控人體正常的或者異常的生理功能，是藥物開(kāi)發(fā)的潛在對(duì)象。一些GPCR的配體是小分子多肽，對(duì)這些多肽的改造和修飾成為多肽藥物開(kāi)發(fā)的最主要方向之一。而少于10%的是以細(xì)胞內(nèi)（intracellular）分子為靶點(diǎn)。多肽藥物主要來(lái)源于內(nèi)源性多肽或其它外源性多肽。前者為人體固有的內(nèi)生性多肽，如腦啡肽、胸腺肽、胰臟多肽等；后者如蛇毒、唾液酸、蜂毒、蛙毒、蝎毒、水蛭素、竽螺毒素衍生物和蒼蠅分泌的殺菌肽等。隨著新藥研發(fā)的不斷深入，多肽藥物的開(kāi)發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個(gè)領(lǐng)域如抗腫瘤多肽、抗病毒多肽、多肽疫苗、細(xì)胞因子模擬肽、抗菌活性肽、診斷用多肽、減肥用多肽等。 多肽藥物易于合成改造和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，能很快確定其藥用價(jià)值。多肽藥物同大分子蛋白質(zhì)相比，因其化學(xué)合成技術(shù)相對(duì)成熟，所以成本更低；同小分子藥物相比，具有用量少、選擇性強(qiáng)、特異性好、作用效果好及副作用小等特點(diǎn)。以下為三種藥物的優(yōu)、缺點(diǎn)對(duì)比總結(jié)表[2]。
 

	多肽	小分子	大分子
優(yōu)點(diǎn)	高活性 高選擇性 靶點(diǎn)廣泛 低毒性 組織蓄積低 高化學(xué)與生物多樣性	高口服生物利用度 代謝穩(wěn)定靶點(diǎn)數(shù)量多 體積小	高活性 高選擇性 低毒性 組織蓄積低 高化學(xué)與生物多樣性 難仿制
缺點(diǎn)	代謝穩(wěn)定性弱 膜滲透性弱 口服生物利用度低 快速清除 有時(shí)溶解度低	高毒性 副作用多 潛在低溶解度 選擇性差	代謝穩(wěn)定性差 膜滲透性差 口服生物利用度差 快速清除靶點(diǎn)主要在細(xì)胞外 生產(chǎn)困難成本高

目前多肽藥物的開(kāi)發(fā)已經(jīng)發(fā)展到疾病防治的各個(gè)領(lǐng)域，因此，了解多肽的藥代動(dòng)力學(xué)對(duì)于多肽類(lèi)藥物開(kāi)發(fā)具有重要意義。

多肽藥物體外藥代動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)

由前文可知多肽、小分子及大分子間均有不同的藥代動(dòng)力學(xué)特性，因此在設(shè)計(jì)多肽藥物時(shí)，對(duì)其藥代動(dòng)力學(xué)（PK）和藥效學(xué)（PD）進(jìn)行研究至關(guān)重要。口服給藥由于其給藥途徑簡(jiǎn)單、方便且易于患者接受，往往是多數(shù)藥物設(shè)計(jì)時(shí)的首要選擇。但多肽類(lèi)藥物的口服給藥存在以下限制：①胃腸道降解；②相對(duì)分子量大，胃腸粘膜的穿透性差；③形成多聚體；④肝臟的首過(guò)代謝作用。一般多肽藥物的口服吸收率都小于2%，生物利用度極低，使得口服給藥成為生物技術(shù)藥物難度最大的給藥途徑。目前多肽藥物常用的給藥途徑包括注射、鼻黏膜、肺部、直腸、口腔粘膜及皮膚等系統(tǒng)。而多肽藥物的吸收方式主要為液體的對(duì)流、被動(dòng)擴(kuò)散和受體介導(dǎo)的主動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)三種。除寡肽外，多肽的分子量較小分子量明顯較大，通常大于1000 Da，且極性更大，其被動(dòng)擴(kuò)散速率相對(duì)較慢；而分子量在5000~12000 Da的多肽則通過(guò)淋巴系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)運(yùn)和吸收。多肽類(lèi)藥物在體內(nèi)代謝穩(wěn)定性差，一般會(huì)產(chǎn)生首過(guò)效應(yīng)，且表觀分布容積小，其主要隨血液循環(huán)分布到血漿、肺、肝、胰腺、腎和皮膚等組織器官中。藥物的吸收會(huì)直接影響其在體內(nèi)的分布情況。多肽藥物的吸收與其分子量有極大關(guān)系，藥物可從血液被動(dòng)運(yùn)輸轉(zhuǎn)運(yùn)至淋巴液，因此血藥濃度一般高于淋巴液中的濃度[3]。同時(shí)，由于肽類(lèi)較高的氫鍵結(jié)合力和較低的親脂性，多數(shù)的多肽都具有較低的膜滲透性，往往被限制在胞外空間。此外，人血清蛋白（Human Serum Albumin，HSA）與多肽的結(jié)合能力強(qiáng)，生理濃度高，是心血管系統(tǒng)最豐富的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，可作為內(nèi)源化合物或外源性藥物的載體，其對(duì)多肽分布的影響也較大[4]。多肽藥物主要通過(guò)蛋白酶降解、細(xì)胞內(nèi)吞及靶點(diǎn)介導(dǎo)的藥物消除等三種主要方式進(jìn)行代謝[5]。蛋白酶廣泛存在于肝、腎、胃、腸、肺、血液、內(nèi)皮、皮膚組織及其它組織和器官中，可進(jìn)一步分為內(nèi)肽酶和外肽酶兩類(lèi)。多肽的水解通常由內(nèi)向外展開(kāi)，先由內(nèi)肽酶將多肽水解成寡肽，而后由外肽酶進(jìn)一步降解。其中，某些多肽類(lèi)藥物的代謝產(chǎn)物也可由CYP450酶分解代謝。而針對(duì)相對(duì)分子量較大的肽可內(nèi)吞進(jìn)入細(xì)胞后被溶酶體降解，分子量<500 Da的肽被內(nèi)吞進(jìn)細(xì)胞后通過(guò)內(nèi)體-溶酶體途徑消除。最后則是多肽類(lèi)藥物通過(guò)特異性地抗原/靶點(diǎn)結(jié)合，通過(guò)內(nèi)化作用進(jìn)行藥物代謝消除。
多肽藥物體外ADME研究模型

多肽藥物具有靶點(diǎn)豐富、生物活性高、特異性強(qiáng)及副作用小等優(yōu)點(diǎn)，但其同樣存在化學(xué)、生理穩(wěn)定性差，易受到蛋白水解酶降低，造成口服吸收困難、代謝快及半衰期短等不可忽視的問(wèn)題。因此，合理的體外藥代動(dòng)力學(xué)研究有利于優(yōu)化多肽藥物的結(jié)構(gòu)、評(píng)估合適的代謝途徑和確定與人體內(nèi)最接近的種屬，為多肽藥物的設(shè)計(jì)、開(kāi)發(fā)提供重要指導(dǎo)。常見(jiàn)的多肽藥物體外ADME研究模型如下：
 
IPHASE體外ADME研究“一站式”產(chǎn)品解決方案

因此，IPHASE作為體外研究生物試劑引領(lǐng)者，緊隨藥物開(kāi)發(fā)前沿，針對(duì)多肽藥物體外ADME研究方向，研發(fā)了多種類(lèi)、多層次、多領(lǐng)域的體外生物試劑，助力多肽藥物開(kāi)發(fā)研究！
 

產(chǎn)品類(lèi)別	組分分類(lèi)	名稱(chēng)
亞細(xì)胞組分試劑	肝/腸/腎 微粒體	人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/地鼠/貓/小型豬 微粒體
	肝/腸/腎 勻漿液	人/猴/犬/大鼠/小鼠 勻漿液
	肝S9/ 酸化肝S9	人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型豬 S9
	肝胞質(zhì)液	人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型豬 胞質(zhì)液
	腸/腎S9	人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型豬 S9
	溶酶體	人/猴/犬/大鼠/小鼠 溶酶體
	酸化肝勻漿液	人/猴/犬/大鼠/小鼠 酸化肝勻漿液
原代肝細(xì)胞產(chǎn)品	/	人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型豬 懸浮/貼壁 原代肝細(xì)胞
轉(zhuǎn)運(yùn)體產(chǎn)品	ABC 家族轉(zhuǎn)運(yùn)體	人類(lèi)BCRP/BSEP/MDR1/MRP1/MRP2/MRP3/MRP4/MRP8 ABC轉(zhuǎn)運(yùn)體
	SLC 家族轉(zhuǎn)運(yùn)體	人類(lèi) OATP1B1/OAT1/OAT3/OCT2/ OATP1B3/OATP2B1/OCT1/NTCP/MATE1/MATE2K/OATP1A2 SLC轉(zhuǎn)運(yùn)體細(xì)胞
重組酶產(chǎn)品	CYP	人CYP 1A2+/2A6+/2B6+/2C8+/2C9+/2C19+/2D6+/2E1+/3A4+/1A1+/3A5+ 還原重組酶
	UGT	人UGT 1A1/1A3/1A4/1A6/1A7/1A8/1A9/1A10/2B7/2B15/2B17 重組酶
血漿相關(guān)產(chǎn)品	血漿蛋白結(jié)合試劑	人/猴/犬/大鼠/小鼠血漿蛋白結(jié)合試劑
	平衡透析裝置	血漿蛋白結(jié)合試驗(yàn)平衡透析裝置
		平衡透析膜
	血漿穩(wěn)定性試驗(yàn)產(chǎn)品	人/猴/犬/大鼠/小鼠 空白血漿（穩(wěn)定性專(zhuān)用）/全血
空白生物基質(zhì)	血液類(lèi)	人/猴/犬/大鼠/小鼠 血漿
		人/猴/犬/大鼠/小鼠 全血

注：具體產(chǎn)品種屬及規(guī)格以現(xiàn)有庫(kù)存為主。IPHASE/匯智和源憑借多年的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，推出了多領(lǐng)域、多種類(lèi)的高端科研試劑，為藥物早期研發(fā)提供篩選工具，為生命科學(xué)領(lǐng)域的探索提供新材料、新方法和新手段，為食品、藥品、化學(xué)品等的遺傳毒性研究提供便捷產(chǎn)品，望廣大科研工作者來(lái)電咨詢(xún)，咨詢(xún)熱線400-127-6686。參考文獻(xiàn)：[1] 藥明康德，《藥物代謝與動(dòng)力學(xué)：前沿、策略與應(yīng)用實(shí)例》。[2] La Manna S, Di Natale C, Florio D, et al. Peptides as therapeutic agents for inflammatory-related diseases[J]. International journal of molecular sciences, 2018, 19(9): 2714.[3] Lagoutte R, Patouret R, Winssinger N. Covalent inhibitors: an opportunity for rational target selectivity[J]. Current opinion in chemical biology, 2017, 39: 54-63.[4] Tiwari N. Characterization of antigen processing and presentation by peptide-linked MHC class I molecules[D]. , 2005.[5] Datta-Mannan A. Mechanisms influencing the pharmacokinetics and disposition of monoclonal antibodies and peptides[J]. Drug Metabolism and Disposition, 2019, 47(10): 1100-1110.

匯智和源，致力于為創(chuàng)新藥研發(fā)企業(yè)及生命科學(xué)研究機(jī)構(gòu)提供高品質(zhì)的生物試劑，IPHASE為公司核心品牌，品牌宗旨“Innovative Reagents For Innovative Research”。