多肽（Peptide）藥物是由多個氨基酸經(jīng)肽鍵連接而成的一類化合物，通常由10-100個氨基酸分子組成，分子量不超過10 KDa，其與蛋白質(zhì)沒有明顯界限。多肽類藥物具有特異性好、療效突出、安全性高、免疫原性低、透膜性好以及生產(chǎn)成本相對低等優(yōu)勢，在治療性藥物中占據(jù)重要地位。隨著司美格魯肽、度拉糖肽等GLP-1多肽類藥物銷售快速增長，全球多肽類藥物市場規(guī)模有望加速擴容。根據(jù)預測，全球多肽類藥物市場規(guī)模有望從2020年的628億美元增長到2025年的960億美元。
圖1 氨基酸、多肽與蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)
1.
多肽類藥物的優(yōu)勢
多肽類藥物綜合了大分子藥物和小分子藥物的優(yōu)點。與蛋白質(zhì)藥物或抗體類藥物相比，多肽類藥物具有分子量較小、穩(wěn)定性高、免疫原性低、生產(chǎn)成本低等明顯優(yōu)勢。相比于小分子藥物，多肽類藥物與靶蛋白的結(jié)合面更大，親和力更強，特異性更高，出現(xiàn)毒副作用的概率也更低。
表1 小分子、多肽和大分子比較
2.
多肽類藥物的藥代動力學特征
（1）吸收
多肽類藥物的常用給藥途徑可分為注射給藥和非侵入給藥。其中，注射給藥途徑包括靜脈給藥、皮下注射、肌肉注射等；非侵入給藥途徑包括口服給藥、鼻腔給藥、吸入給藥等。多肽藥物的的吸收呈現(xiàn)明顯的給藥途徑依賴性，藥物的生物利用度可隨給藥途徑的改變而發(fā)生顯著變化。靜脈給藥可避免肝臟和胃腸道酶首過代謝，是多肽類藥物常見的給藥方式。與靜脈給藥類似，皮下注射和肌肉注射給藥同樣可以使多肽藥物避開首過代謝，通過毛細血管和淋巴管吸收，進入體循環(huán)。值得注意的是，皮下和肌肉注射部位的細胞間隙中存在的蛋白酶和肽酶能導致多肽藥物發(fā)生降解，因此皮下給藥和肌肉給藥的生物利用度低于100%。經(jīng)口給藥途徑與注射給藥途徑相比，具有操作方便，依從性好等優(yōu)勢，但由于多肽類藥物代謝穩(wěn)定性差和腸上皮細胞滲透性差等原因?qū)е陆?jīng)口給藥生物利用度極低，因此，口服多肽類藥物的開發(fā)依然是難點。針對這一難點，目前的主要開發(fā)策略為結(jié)構(gòu)優(yōu)化、SNEDDS技術(shù)、促滲劑的使用以及腸溶技術(shù)的使用。鼻腔和吸入給藥具有吸收迅速、起效快、可避免肝臟首過效應、生物利用度高、直接到達呼吸系統(tǒng)靶部位等優(yōu)點。以吸入給藥為例，藥物氣溶膠經(jīng)鼻腔和呼吸道，沉積在肺泡表面，由于肺泡表面積大、肺泡壁極薄、毛細血管豐富，多肽類藥物能迅速被吸收并達到較高的生物利用度。
圖2 多肽類藥物口服給藥開發(fā)策略
（2）分布
藥物分布的速度和程度一般取決于藥物的理化性質(zhì)（分子量大小、酸堿性、親脂性）、蛋白結(jié)合以及對載體介導的轉(zhuǎn)運過程的依賴性。多肽類藥物的親脂性較弱、滲透性低、較難直接穿過細胞膜進入細胞，故而多肽主要通過受體介導的內(nèi)吞和胞吞作用進入細胞。多肽類藥物的分布容積（Vd）通常較小，一般不大于細胞外液的體積，其主要隨血液循環(huán)分布到心臟、肝臟、肺臟、脾臟、胰腺、腎臟等組織中。
圖3 多肽類藥物的轉(zhuǎn)運
（3）代謝和排泄
不同于小分子藥物，多肽類藥物很少以原型藥物排泄，其主要通過蛋白酶或肽酶進行降解，產(chǎn)生的氨基酸及小肽大多會進入內(nèi)源氨基酸庫，用于內(nèi)源性物質(zhì)的合成。蛋白酶廣泛分布于機體內(nèi)胃腸道和組織器管中，可分為內(nèi)肽酶（胃蛋白酶、胰蛋白酶、糜蛋白酶和彈性蛋白酶）和外肽酶（羧基肽酶A、羧基肽酶B和氨基肽酶）。蛋白酶對多肽的水解往往具有一定的特異性，即選擇性的作用于某些特定的氨基酸位點。多肽和蛋白質(zhì)的水解通常起始于內(nèi)肽酶，它作用于蛋白質(zhì)的中間部分，酶解產(chǎn)生的短肽可進一步被外肽酶水解。為提高多肽類藥物的穩(wěn)定性，可對多肽的酶切位點進行合理的修飾，使其可被蛋白酶解的位點達到最小化。除了蛋白酶或肽酶的降解，多肽還存在內(nèi)吞消除、靶點介導和腎小球過濾的消除，且一般認為以酶解消除和腎小球過濾為主。
圖4 蛋白水解酶分類
3.
多肽類藥物非臨床生物分析
多肽類藥物非臨床生物分析的常用方法主要包括配體結(jié)合法（LBA法）和LC-MS/MS法。在多肽藥物的LBA分析方法建立過程中，由于多肽的分子量小、結(jié)構(gòu)較簡單，且其表位數(shù)目有限，往往具有類半抗原的性質(zhì)，使其相應抗體難以產(chǎn)生或效價極低，從而給LBA法生物分析關(guān)鍵抗體試劑的制備帶來很大的挑戰(zhàn)。此外，大多數(shù)多肽藥物是內(nèi)源性物質(zhì)的類似物，需要特異性非常高的抗體試劑才能區(qū)分內(nèi)源性和外源性分子，這也是LBA法抗體試劑制備的另一大挑戰(zhàn)。為了更好地解決LBA法多肽類藥物生物分析的的技術(shù)難點，針對分子量小、難以制備特異性的高效抗體的挑戰(zhàn)，可采用大分子抗原作為載體與多肽進行偶聯(lián)免疫的應對策略，并嘗試不同的免疫佐劑來激發(fā)機體免疫反應，產(chǎn)生抗體；對于多肽分子的內(nèi)源性干擾，必要時可采用對內(nèi)、外源性分子分別開發(fā)方法以計算扣除內(nèi)源性分子的方法。
相較于LBA法而言，LC-MS/MS具有以下優(yōu)點：一般不需要關(guān)鍵試劑，成本較低，樣品使用量低，線性范圍寬；選擇性好，能與體內(nèi)大量的內(nèi)源性蛋白質(zhì)區(qū)分開，可以在一次分析中同時定量多個分析物，節(jié)省時間；定量準確度高，可通過內(nèi)標校正關(guān)鍵試劑在分析過程中的變異；在一種基質(zhì)或物種中開發(fā)的方法通常可以簡易地轉(zhuǎn)移到另一種基質(zhì)或物種中；通過有效的色譜分離使基質(zhì)效應最小化。由于多肽類藥物的半衰期一般較短，生物活性高，故其給藥劑量偏低，因此，LC-MS/MS法定量分析多肽類藥物面臨著靈敏度和檢測下限方面的挑戰(zhàn)。另外，多肽在離子化時，主要表現(xiàn)為帶多電荷，當多電荷同時存在，多肽碎片離子偏多，使靈敏度降低，這也給多肽LC-MS/MS方法開發(fā)帶來難度。
表2 LBA法和LC-MS/MS法比較
4.
案例分享
LW2247注射液是GLP-1類似物，擬開發(fā)為治療Ⅱ型糖尿病的新藥。食蟹猴單次皮下注射給藥后，分別于給藥前（0h）和給藥后3h、6h、9h、12h、24h、48h、72h、120h、168h、216h、264h采集血樣。建立LC-MS/MS檢測血漿中LW2247濃度的方法，藥物的平均血藥濃度-時間曲線圖見圖5，結(jié)果提示，LW2247對食蟹猴單次皮下注射給予0.02、0.04、0.08mg/kg的LW2247注射液，在皮下注射給藥后12-16h間達峰，受試物在食蟹猴體內(nèi)的暴露量比與給藥劑量比基本一致；在0.02-0.08mg/kg劑量范圍內(nèi)，藥代動力學特征基本一致。
圖5食蟹猴血清中LW2247平均血藥濃度-時間曲線圖
5.
結(jié)語
多肽類藥物具有靶點親和力強、毒副作用小、合成成本低等優(yōu)點，是現(xiàn)今新藥研發(fā)的熱點之一。隨著生物制藥技術(shù)的發(fā)展，相信多肽類藥物半衰期短、不穩(wěn)定、易降解、口服吸收率低等不足均能得到攻破。
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