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微源實驗室針對胰高血糖素樣肽1GLP

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2025年07月10日 09:50

  司美格魯肽(Semaglutide,又稱索馬魯肽)與替爾泊肽(Tirzepatide,又稱替西帕肽)等GLP-1多肽藥物成為目前減重治療的“明星藥品”。獨特的臨床療效,讓GLP-1類似物正成為越來越重要的藥物類別和研發(fā)熱點。

  

  1. GLP-1類似物

  GLP-1全稱為Glucagon-Like Peptide-1,即胰高血糖素樣肽-1,是一種主要由腸道L細(xì)胞所產(chǎn)生的激素,屬于腸促胰島素的一種。1971年腸促胰素效應(yīng)提出,胰高血糖素樣肽(GLP-1)應(yīng)運(yùn)而生。

  研究表明人體內(nèi)除了胰高血糖素樣肽1(GLP-1)之外,還有一種腸促胰素-葡萄糖依賴性胰島素釋放肽(GIP),兩者都可以通過促進(jìn)胰島素的分泌的機(jī)制來調(diào)節(jié)血糖[1]。

  但由于受體內(nèi)二肽基肽酶4(DPP-4)以及中性肽鏈內(nèi)切酶(NEP)的降解,導(dǎo)致GLP-1在體內(nèi)的半衰期很短,圖為DPP-4在Ala8和Glu9氨基酸之間切割GLP-1。

   DPP-4酶切位點

  NEP通過在中心和C末端肽結(jié)構(gòu)域內(nèi)的六個位點:Asp15-Val16、Ser18-Tyr19、Tyr19-Leu20、Glu27-Phe28、Phe28-Ile29和Trp31-Leu32處裂解,在GLP-1降解中起次要作用。

  故通過以GLP-1為中間體,通過結(jié)構(gòu)修飾[2]、氨基酸序列改造等方式以延長半衰期[3],出現(xiàn)了利拉魯肽、阿必魯肽、杜拉魯肽、索馬魯肽等藥物,在糖尿病領(lǐng)域效果顯著。

  其中脂肪酸的共價連接,稱為?;?,被廣泛用于控制治療肽的半衰期。比如地特胰島素,B鏈30號位點的蘇氨酸去除并在29號位點的賴氨酸添加了一個十四碳脂肪酸(肉豆蔻酸),肉豆蔻酸的結(jié)合使得半衰期從4-6 分鐘(胰島素)延長到5-7小時(地特胰島素)。

  同樣的還有德谷胰島素,B鏈30號位點的蘇氨酸被去除并通過一個谷氨酸連接子,在29號位點的賴氨酸連接上一個十六碳脂肪酸側(cè)鏈,使得其半衰期更長。

  ?;疓LP-1成功的例子是利拉魯肽。其在GLP-1序列中的第34位Lys替換為Arg,即得到Arg34-GLP[7-37],在其26位Lys增加一個16碳棕櫚酰脂肪酸側(cè)鏈即形成長效GLP-1類似物利拉魯肽。

  一旦給藥,脂肪酸鏈會導(dǎo)致利拉魯肽低聚,從而在注射部位形成低聚物。利拉魯肽的自締合導(dǎo)致其延遲吸收到系統(tǒng)循環(huán)中,使得半衰期延長到約為9-13小時,將使用頻次輕松降為每天注射一次。

  利拉魯肽結(jié)構(gòu)示意圖

  司美格魯肽是基于利拉魯肽的下一代GLP-1 RA, 司美格魯肽在第8位的Ala氨基酸被非天然的α氨基丁酸(Aib)氨基酸取代,以避免DPP-4降解。

  一個更長的十八碳硬脂酸二酸脂肪鏈被引入司美格魯肽,脂肪二酸鏈通過一個谷氨酸和兩個8-氨基-3,6-二氧辛酸(ADO)部分連接到Lys26上,以實現(xiàn)對白蛋白的更高親和力。更長的脂肪酸側(cè)鏈和硬脂酸上存在末端酸基團(tuán),使得司美格魯肽的半衰期延長至7天。

  司美格魯肽結(jié)構(gòu)示意圖

  2.多肽類藥物雜質(zhì)成因

  多肽類藥物的有關(guān)雜質(zhì)可以分為合成過程中帶入的工藝雜質(zhì)、降解雜質(zhì)、聚合物和光學(xué)雜質(zhì)等,合成多肽過程中,雜質(zhì)眾多,其成分也較為復(fù)雜,以下歸納了幾種雜質(zhì)形成機(jī)制:

  a 氨基酸缺失和插入

  在Fmoc-去保護(hù)中可以引起氨基酸殘基的外消旋化,從而引入對映異構(gòu)體雜質(zhì)。氨基酸側(cè)鏈的低效去保護(hù)會導(dǎo)致肽保護(hù)加和物,同時未受保護(hù)的側(cè)鏈又可以與工藝路線中各種試劑進(jìn)行反應(yīng);

  b 肽降解機(jī)制

  典型的β-消除,二酮哌嗪,焦谷氨酸和琥珀酰亞胺形成;

  c 側(cè)鏈/末鏈雜質(zhì)

  精氨酸側(cè)鏈胺化產(chǎn)生伯胺,肽鍵縮合劑TSTU引入雜質(zhì);

  d 二聚體

  多個單體通過二硫鍵或酪氨酸氧化成二酪氨酸形成;

  e 氧化還原

  組氨酸和賴氨酸易氧化,產(chǎn)生2-氧代-組氨酸和氨基己二酸,色氨酸側(cè)鏈在酸性條件下具有很強(qiáng)的反應(yīng)性,易被氧化;

  f 降解產(chǎn)物

  H+或OH-催化α-β消除半胱氨酸中的C-S鍵等,產(chǎn)生新的殘基;

  g 殘留溶劑等

  如司美格魯肽中N-甲基吡咯烷酮(NMP)、乙酸乙酯、二氯甲烷、正庚烷等的殘留;

  3.GLP-1類似物雜質(zhì)檢測

  多肽類雜質(zhì)的檢測方法主要有(H)UPLC、毛細(xì)管電泳、LCMS、NMR、拉曼光譜、圓二色性(CD)等。以HPLC為例,通常使用乙腈、三氟乙酸為流動相(TFA對蛋白、多肽的洗脫及峰型改善),高分辨LCMS技術(shù)則在未知雜質(zhì)結(jié)構(gòu)確證中起到關(guān)鍵作用。

  圖為對利拉魯肽中間體重組Arg34GLP[7-37]有關(guān)物質(zhì)分析,以0.1%TFA水溶液為流動相A,0.1%TFA乙腈為流動相B,通過梯度洗脫:

  重組Arg34GLP[7-37]有關(guān)物質(zhì)分析圖譜

  其中含有許多雜質(zhì)峰。對于微生物發(fā)酵所得的重組多肽,在純化過程中難免會引入諸多未知雜質(zhì),同時極易被破壞產(chǎn)生新的雜質(zhì),如高溫、酸堿、氧化等條件,則可通過2D-LCHMS二維高分辨液質(zhì)聯(lián)用技術(shù)對未知雜質(zhì)峰進(jìn)行定性。

  4.GLP-1類似物雜質(zhì)檢測

  

  針對市面上越來越多的多肽類藥物的立項和上市,微源檢測實驗室基于豐富的藥物質(zhì)量研究經(jīng)驗和全面的技術(shù)平臺優(yōu)勢,提供多肽類藥物IND階段的雜質(zhì)研究服務(wù),涵蓋:

  √ 遺傳毒性雜質(zhì)

  √ 亞硝胺雜質(zhì)

  √ 元素雜質(zhì)

  √ 工藝相關(guān)雜質(zhì)

  等提供雜質(zhì)研究技術(shù)服務(wù)/雜質(zhì)風(fēng)險評估,建立合適的分析方法,對工藝中可能存在的產(chǎn)品相關(guān)雜質(zhì)進(jìn)行全面的分析和表征,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中進(jìn)行控制,減少后續(xù)反應(yīng)產(chǎn)生影響的風(fēng)險。為藥品生產(chǎn)企業(yè)、創(chuàng)新企業(yè)、生物技術(shù)企業(yè)和新材料研發(fā)機(jī)構(gòu)提供生物藥工藝雜質(zhì)研究、蛋白質(zhì)殘留研究、藥物雜質(zhì)分離鑒定、元素雜質(zhì)研究等多項技術(shù)服務(wù)。儀器設(shè)備齊全,覆蓋全面,質(zhì)管完善,確保研究工作的系統(tǒng)性、規(guī)范性和可追溯性,如您有相關(guān)需求,歡迎咨詢!

參考文獻(xiàn)[1] FarillaL1,BulottaA,HirshbergB.Glucagon-like peptide 1 inhibits cell apoptosis and improve glucose responsiveness of freshly isolated human islets [J].Endocrinology,2003,144(12):5149-5158.[2] AbuR,RabieeA,MeneilyGS,eta1.The extra pancreatic effects of glucagon-like peptide-1 andrelated peptides[J].Clafi Endocfinal Me tab,2009,94(10):1843.[3] Saeid, Saghahazrati, Seyed Abdul Majid, Ayatollahi, Farzad, Kobarfard, Bagher, Minaii Zang.The Synergistic Effect of Glucagon-Like Peptide-1 and Chamomile Oil on Differentiation ofMesenchymal Stem Cells into Insulin-Producing Cells. [J]. Cell journal,2020,21(4):371-378.

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