【原创】从索玛鲁肽的开发看诺和诺德蛋白药物脂肪酸链修饰技术

蛋白工程学的应用使得新药生物制品成药性提高，同时也让传统生物制品biobetter的开发有了更大的空间。ADC、糖基化改造、融合蛋白、化学修饰，都属于蛋白工程学的范畴。

2016年5月30日，诺和诺德发布公告，索玛鲁肽在三期临床研究中降糖效果击败甘精胰岛素。本文介绍索玛鲁肽应用的脂肪酸链修饰技术平台，供大家参考。

诺和诺德是胰岛素领域的绝对霸主，但在长效胰岛素领域一直被赛诺菲压制。诺和诺德的长效技术平台独辟蹊径，采用脂肪酸链化学修饰的方式延长半衰期，先后应用该平台上市的产品包括地特胰岛素（C14）、利拉鲁肽（C16）、德谷胰岛素（C16），在研的潜在重磅产品主要是三期临床阶段的索玛鲁肽（C18）。

简单来说，诺和诺德的脂肪酸链修饰技术依赖于白蛋白的长效化策略，但采取了与白蛋白融合不用的策略。对胰岛素或GLP-1采用特定的脂肪酸链偶联，在血液中脂肪酸链可以与白蛋白结合，从而延长半衰期。

脂肪酸链修饰技术有3个关键点：脂肪酸链长度、脂肪酸链末端基团、连接子。从索玛鲁肽的开发过程可见一斑。体外筛选时主要考虑白蛋白结合能力与GLP-1R potency，即同时兼顾长效与活性。通过比较GLP-1R在有无白蛋白buffer中的亲和力，量化为IC50指的差异可以评估白蛋白结合能力的强弱，BR值即2%白蛋白/0%白蛋白比值越大，说明白蛋白结合能力越强。GLP-1R potency则体现了活性强弱。由此，诺和诺德筛选了45个以上的备选GLP-1类似物，设计了不同的脂肪酸侧链、连接子、序列突变和修饰位点（酰化反应），其中包括已上市的利拉鲁肽和三期阶段的索玛鲁肽。

一般来说，脂肪酸侧链越长，白蛋白结合能力越强，但结果发现GLP-1R protency即活性会相应降低。因此不能无限增加脂肪酸链长度。随后，诺和诺德发现如果脂肪酸链为二羧酸，可以增加白蛋白的结合力（白蛋白有碱性残基）。此外，连接子也起到重要作用，对亲和力和活性影响很大。序列突变也会影响亲和力与活性，且第8位的丙氨酸直接突变为非天然氨基酸Aib，避免被DPP-IV酶切失活。

利拉鲁肽为脂肪酸链修饰技术凭条的第一代GLP-1类似物，修饰位点为26位赖氨酸：采用了γ谷氨酸链接子，16碳脂肪酸链，序列34位突变为精氨酸（同源性97%）。索玛鲁肽在此基础上进行了系统优化，修饰位点仍为26位赖氨酸：采用谷氨酸-2*OEG连接子，18碳二羧酸脂肪酸链，序列上34位突变为赖氨酸，8位丙氨酸突变为非天然氨基酸Aib。

优化的结果是索玛鲁肽的BR值（2%/0%白蛋白条件下GLP-1R结合力）为940，相比利拉鲁肽的BR值0.6，白蛋白结合力提高了3个数量级。同时，索玛鲁肽的GLP-1R potency为6.3pM，相比利拉鲁肽的7.6pM，活性略有增加。三期临床研究证实，索玛鲁肽的半衰期的40h，远高于利拉鲁肽的15h（利拉鲁肽白蛋白结合力若，部分长效作用依靠脂肪酸链介导的七聚体作用），给药频率可达到一周一次。

市场上已经有了2款一周一次的GLP-1受体激动剂类药物：礼来的度拉鲁肽和葛兰素史克的阿必鲁肽。索玛鲁肽保持了利拉鲁肽良好的安全性和降糖有效性，且减轻体重效果优于前两者。一项26周临床试验发现阿必鲁肽降低体重0.6kg，索玛鲁肽则为2.2kg，另一项临床研究发现，度拉鲁肽降低体重2.9kg，而索玛鲁肽为3.6kg。除此外，诺和诺德还在大利推进索玛鲁肽口服制剂的开发，相信其能在竞争激烈的市场中赢得一席之地。

附：索玛鲁肽的开发过程

作者：Armstrong

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