Bacitracin

本文分享的是 Qiongqiong Angela Zhou 团队 2026 年 7 月 21 日发表于《Journal of Medicinal Chemistry》的论文，题目为 "Cyclic Peptides in Modern Drug Discovery: Trends and Therapeutic Directions"（现代药物发现中的环肽：趋势与治疗方向，DOI: 10.1021/acs.jmedchem.6c01522）。这是一篇基于 CAS Content Collection 的大数据综述，盘点过去二十年环肽研究的结构性变化。·要点速览· ▪规模：2006–2025 年环肽相关文献 23,471 篇（期刊 15,429 + 专利 8,042），2023–2024 年专利数量反超期刊——商业化在加速；中国产出全球第一； ▪分子层：从 CAS REGISTRY 筛出 46,574 个环肽（2020–2025），其中大环肽 25,254 个、头尾环化（head-to-tail）32,255 个，是最主流的结构选择； ▪化学空间：86.5% 的环肽同时违反 4–5 条 Lipinski/Veber 规则——治疗性环肽整体住在「beyond Rule of 5」空间里，传统类药性规则对这一模态基本失效； ▪口服化：口服是文献中占比最高的给药途径且急剧上升，icotrokinra（IL-23R，III 期）与 MK-0616（PCSK9，III 期）是口服环肽的两面旗帜； ▪未来：AI 从头设计（CycleDesigner、RFpeptides、CycPeptMPNN 等）正在接棒天然产物改造，环肽-药物偶联（PDC）走向多功能平台。 图 1｜环肽研究 20 年趋势：发文与专利（A）、国别分布（B）、CAS 学科走向（C）、治疗领域分布（D）。裁自原文 Fig.1·一、大数据画出的地图：中国在专利侧押注最重· 先看总量。2006–2025 年，环肽相关产出 23,471 篇：期刊文章 15,429 篇（66%）、专利 8,042 件（34%）。节奏上有两个转折点：2015 年起增速明显抬升，2021–2024 年到顶；2023–2024 年专利数量反超期刊文章——这是环肽领域从「学术界热闹」转向「产业界下注」的直接信号。国别分布上，中国以 4,718 件产出居首（其中专利占大头），其后是美国、日本、德国。治疗领域里，肿瘤一家独大（25,614 个环肽），感染性疾病（9,356）与炎症（7,569）分列二三。·二、结构偏好：大环、头尾环化、N-甲基化· 团队用 RDKit 对 CAS REGISTRY 里 2020–2025 年带治疗/药理/药代标注的物质做结构判定，筛出 46,574 个环肽。按氨基酸数目分类：大环肽（≥6 个氨基酸）25,254 个占绝对主导，其次双环/多环（10,020）、环四肽（7,312）。按环化方式分：头尾环化 32,255 个（69%）、侧链-侧链 11,884、混合型 2,095。头尾环化消除游离 N/C 端、抗外切蛋白酶降解，且与口服途径共现最强——它是这一模态的「默认选项」。 化学修饰的偏好同样清晰：N-甲基化最常见，其后是复合修饰（多重修饰并用）与脂化。N-甲基化减少氢键供体、提升蛋白酶抗性与膜渗透性，与口服途径共现最强；而 PEG 化几乎只与静脉注射共现（延长半衰期）。大药企的专利组合里，硫醚环化多于二硫键——二硫键在胞内还原环境不稳定，硫醚更耐久。 图 2｜46,574 个环肽的类型分布（A）、环化方式分布（B）与两者的 Sankey 共现（C）。裁自原文 Fig.3·三、bRo5 化学空间：规则是用来打破的· 用 Lipinski/Veber 规则去卡这 46,574 个环肽，结果很有冲击力：96.1% 分子量超 500、99.2% 极性表面积超 140 Ų、92.9% 氢键受体超 10；86.5% 同时违反 4–5 条规则。换句话说，治疗性环肽整体就住在「beyond Rule of 5」空间，传统类药规则对这一模态系统性失灵。 但这个空间不是无序的。MW–PSA 散点显示极性随分子量线性受控增长——增加的质量主要来自酰胺骨架而非任意官能团；大环靠构象折叠与分子内氢键把高计算 PSA「藏」起来（分子变色龙效应）。Log P 则不随 MW 增长，始终锁在窄带内——疏水与极性残基在设计时被刻意平衡。已上市与临床后期分子全部落在同一窗口里：临床成功不是靠回避高分子量与高极性，而是靠管住它们。 图 3｜环肽违反 Lipinski/Veber 各条标准的比例（A）与同时违反条数分布（B）。裁自原文 Fig.5·四、口服化：从「不可能」到主赛道· 这是这篇综述最想讲的故事。2006–2025 年给药途径的文献分布里，口服以 1,117 篇居首，且 2015 年后曲线陡峭上行——环肽「只能注射」的历史印象正在被改写。拦路的屏障依旧：胃肠道的酶解、黏液层截留、P-gp 外排、首过代谢。应对策略分三层：分子工程（N-甲基化、N→C 环化、非天然氨基酸）提升内在稳定性与渗透性；制剂创新（脂质纳米粒、聚合物纳米粒、肠溶包衣）护送过胃肠；渗透促进剂（sodium caprate、SNAC）短暂打开上皮紧密连接——司美格鲁肽口服版（MYCAPSUNE）用的正是最后这条路线。 图 4｜环肽文献的给药途径分布（A）与口服途径的年度趋势（B）。裁自原文 Fig.12·五、临床管线：70 年获批史与两面旗帜· 环肽的临床史比很多人以为的长得多：杆菌肽（1948）、多粘菌素 B（1951）、万古霉素（1958）打下的抗感染基本盘；1980 年代起扩张到内分泌（奥曲肽）、心血管、免疫（伏环孢素）。当下的两面旗帜都在口服：icotrokinra（J&J/Protagonist，IL-23 受体，约 1,900 Da，银屑病关节炎与溃疡性结肠炎 III 期）和 MK-0616（默克，PCSK9 抑制剂，1,722 Da，高胆固醇血症 III 期）。后者若成功，等于把注射型 PCSK9 单抗的市场搬进口服。另据报道，Bicycle Therapeutics 的双环肽偶联物 zelenectide pevedotin（Nectin-4）已进入 III 期。 管线之外，综述也没回避失败：环五肽整合素抑制剂 cilengitide 亲和力 0.6 nM、N-甲基化优化到位，却在胶质母细胞瘤 III 期（CENTRIC）全面折戟——结构优化解决不了靶点生物学的问题，这是给所有环肽平台的提醒。·六、下一个十年：AI 接棒· 综述把未来押在三个方向。其一，AI 从头设计：CycleDesigner、RFpeptides 等扩散模型已能生成全新大环骨架，CycPeptMPNN、PepFlow 等专用平台处理环化兼容性与膜渗透预测，AlphaFold3/AfCycDesign 把结构预测精度拉到原子级；其二，新环化与稳定化技术：分选酶连接、点击化学、闭环复分解等让环化方式不再受限于天然骨架；其三，多功能平台：环肽-药物偶联（PDC）、双特异性环肽、基于环肽的 PROTAC——环肽正从「一个药」变成「一个可编程的支架」。·写在最后· 这篇综述的价值不在提出新方法，而在用数据把环肽这个模态的底盘拍在了桌面上：4.6 万个分子、23,471 篇文献、70 余年临床史。它给出的几个事实值得记住——类药规则对环肽失效是常态而非例外；口服化是当下最陡的增长曲线，也是最难啃的骨头；专利反超论文的拐点已经出现。对小分子背景的读者，环肽值得放进观察清单：它站在大分子特异性与小分子口服性之间，而这个中间地带正是下一批重磅药的藏身处。 #环肽 #大环肽 #口服肽 #bRo5 #JMedChem #药物研发 #AI制药 本文首发于【分子随笔】，聚焦药物研发前沿。欢迎关注、转发。

DOI: 10.1002/anie.202523959 环肽常被视为连接小分子与生物药的一类分子：它能以较大的接触面识别蛋白，也能通过化学合成逐位改造。但环起来，并不等于就能成为好药。分子能否穿过膜、能否口服、会不会被快速降解，常常取决于环上的一个个氨基酸如何安排。这篇综述梳理了非天然氨基酸如何改变环肽的结构与成药性质，也展示了从已获批药物到新靶点探索的代表案例。接下来，我们沿着图表逐步看：哪些改造真正解决了问题，哪些结论仍需更多证据支持。目录 为什么环肽需要非天然氨基酸（图1） 获批药物与临床图景（图2–3；表1） 把环肽调成“像药”：口服、渗透、脑暴露与稳定性（图4–7） 从新靶点到复杂生物学：非天然氨基酸扩展环肽发现边界（图8–21） 环肽能否补上抗体的空白（图22–25） 市场、未来方向与结论1. 为什么环肽需要非天然氨基酸 环肽处在小分子与生物药之间：它们能用较大的接触面识别平坦蛋白表面和蛋白—蛋白相互作用界面，也能像小分子一样通过固相合成逐位改造。但“成环”并不会自动得到好药。环化通常限制构象、提高结合亲和力与抗酶解能力；与此同时，较大的分子尺寸、多个酰胺键和高极性又会压低膜通透、口服吸收及脑暴露。 本文把“非天然氨基酸”（UAA）广义定义为：经化学修饰的蛋白源氨基酸、非经典或非蛋白源氨基酸、N-甲基化残基、D-氨基酸，以及α、β、γ、δ等不同骨架长度的氨基酸。它们不只是“加一个新侧链”，还可以改变手性、主链氢键、转角偏好与环化方式。 图1把设计逻辑概括为三步：线性肽可能亲和力和蛋白酶稳定性不足；环化提升构象约束；再以非天然残基精修，可在保持识别能力的同时调整通透性、代谢稳定性及PK/PD。它是概念图，不意味着每种环肽都能同时改善这些指标，真正的设计仍要逐个分子、逐个位置验证。 图1｜环化与非天然残基的组合，可将构象约束转化为亲和力、稳定性和药代性质的协同优化目标。2. 获批药物与临床图景 作者从获批药物回顾环肽的发展：早期天然产物和抗生素展示临床价值，1963年 Merrifield 建立固相肽合成（SPPS）后，复杂序列的可控制备与环化更可行；此后环化化学成熟、非天然氨基酸逐步商品化，环肽才得以系统进入药物发现。图2用若干节点呈现这段历史：1948年杆菌肽、1963年SPPS、环化技术兴起，以及后来setmelanotide、zilucoplan等。 图2｜环肽药物由天然产物经验走向可设计、可合成、可筛选的现代药物发现。综述正文称，截至2026年有“30余种”含UAA的FDA获批宏环肽；表1逐项列出37项，图3也以37为统计总数。这个数字应理解为作者的综述纳入范围，而非只有37个临床治疗药：表中同时包含放射性诊断/治疗用示踪剂，也以星号标出已停用的peginesatide与technetium Tc-99m apcitide。作者将UAAs按宽口径处理，天然来源的复杂环肽也可能因修饰或非蛋白源残基而纳入。 表1覆盖抗感染、肿瘤、内分泌、免疫、心血管及诊断等用途。从临床使用看，环肽并非单一给药路线：静脉、皮下、肌注、口服、鼻腔和局部给药均有实例。口服代表包括paritaprevir、grazoprevir、voxilaprevir、voclosporin，以及综述列出的icotrokinra；因此“肽只能注射”并不准确，但口服仍是需要针对胃肠稳定性、跨膜和首过过程共同优化的例外。 表1｜FDA批准的含非天然氨基酸宏环肽：药物、靶点、适应症、给药途径及首次批准年份。 图3把37项数据拆成结构、批准年代、治疗领域、给药途径和代表分子。A部分显示侧链—侧链及侧链—末端环化最常见，二硫键是重要的环化化学；单环结构占多数。B部分显示2010年代批准数量上升，疾病领域以抗菌类最多，给药途径则以静脉为主（图中53%），口服占16%。C部分以bremelanotide、setmelanotide、motixafortide、voclosporin、rezafungin及zilucoplan展示结构跨度；灰色标记为启发其开发的天然产物/模板残基，蓝色标记为优化过程中引入的残基。图内数字是本文特定纳入集合的统计，并非所有肽类药物的全球普查。 图3｜获批宏环肽的构架、环化、年代、适应症与给药途径，以及代表药物和优化时引入的残基。3. 把环肽调成“像药”：口服、渗透、脑暴露与稳定性 环肽药化的关键不是单独追逐高亲和力，而是同时管理靶点结合、溶解度、构象、膜通透、胃肠及血浆稳定性、清除和组织分布。原综述特别强调：影响这些性质的变量彼此牵连，单参数优化可能牺牲另一项。以下案例展示的是可用的设计手段，而不是可直接套用的通用规则。3.1 口服吸收与代谢稳定性 KRAS案例从mRNA展示筛选得到AP8784（1）起步。通过在第5位调整疏水侧链、在第11位引入N-甲基化，以及继续优化第7和第10位等结构，得到口服可用的KRAS抑制剂LUNA18（2）。图4显示细胞IC₅₀由大于20,000 nM降至1.4 nM，Caco-2表观通透系数Papp从0.02升至2.3×10⁻⁶ cm/s；动物研究在四个物种报告21%–47%的口服生物利用度。论文还报告体内肿瘤消退。这里的证据仍是临床前研究，不能由动物口服利用度推断人体疗效或临床给药方案。同图下半部分是HIV-1蛋白酶抑制剂：初始环肽对酶的IC₅₀为0.99 nM，却因细胞通透不足，抗病毒EC₅₀只有960 nM。以α-甲基脯氨酸、L-高环己基丙氨酸及Gly10→Ala等改造后，化合物4的抗病毒EC₅₀改善至37 nM，人体/大鼠肝微粒体稳定性分别为23%和63%，但大鼠口服生物利用度仍只有3.3%。其肾清除下降至8.2 mL/min/kg，带来更高的剂量校正口服暴露。这个例子提醒我们：体外靶点抑制强，未必能转化为细胞活性；而“口服可测到暴露”也不等于高生物利用度。 图4｜上：AP8784经多位点优化成为LUNA18；下：HIV蛋白酶抑制剂由酶活强但细胞活性弱，转向抗病毒活性改善但口服利用度仍低。3.2 膜通透性与溶解度 肽类跨膜的一个障碍，是主链NH在水中被溶剂稳定，进入膜前需要付出脱溶剂化代价。图5给出“分子内藏氢键”的思路：在环肽5中以3-Pye替代Leu₂，侧链与附近主链NH形成分子内氢键，约束构象并提高疏水性；测得pH 7.4时溶解度74 μM、Papp 14×10⁻⁶ cm/s。较大的bRo5宏环6和7则通过硫醚连接、N-烷基化与β转角偏好，形成马鞍形构象，将部分NH埋入分子内部；尽管分子量接近1000 Da、含4个氢键供体，报告的被动通透性仍可达约10×10⁻⁶ cm/s。作者同时指出，环肽构象预测和实验表征仍具挑战，因此不能只凭二维结构预测“藏氢键”一定发生。 图5｜以分子内氢键和马鞍形构象降低主链极性暴露，提升大环肽通透性，并兼顾溶解度。3.3 血脑屏障通透 脑暴露案例以LMP2抑制剂DB-60（8）为起点。对脯氨酸位置引入反式氟取代并配合其他结构调整后，化合物9的LMP2 IC₅₀从184.1 nM改善至87 nM，半衰期从1.35 min延长至38.4 min；大鼠口服生物利用度为9.8%。图6标示100 mg/kg下脑内LMP2抑制65%；正文还报告静脉给药24小时后，40与100 mg/kg剂量分别仍有39%和65%抑制。对接模型推测氟取代可能作为氢键受体，与靶蛋白His114/His116相互作用。脑内靶点占有/抑制及高Papp支持其具有脑暴露潜力，但它是临床前候选，不代表已证明阿尔茨海默病治疗效果。 图6｜DB-60经氟代及配套改造后，LMP2活性、体内半衰期、口服暴露及脑内靶点抑制均有改善。3.4 抗蛋白酶降解 IFNGR1拮抗环肽说明，骨架和手性可以直接改变血清稳定性。N端氯乙酰-D-酪氨酸与C端D-半胱氨酸形成硫醚环化，配合D-α、β及γ氨基酸残基；β¹基序对抑制活性和稳定性都重要。将Arg改成鸟氨酸（Orn），并改变环内γ氨基酸后，两个代表分子的血清半衰期达到33和49小时，IFNGR1结合Kd分别11和12 nM；图示细胞IC₅₀数值为3.5 mM与0.75 mM。正文另报告优化前后活性及血清稳定性倍数，提醒读者要注意实验条件和单位，不能把结合Kd与细胞功能IC₅₀直接横向比较。 图7｜D、β和γ氨基酸及Orn取代协同改善IFNGR1环肽稳定性，并维持纳摩尔级结合。4. 从新靶点到复杂生物学：非天然氨基酸扩展环肽发现边界 本节案例来自不同筛选平台和疾病领域。共同点不是某一种UAA“万能”，而是非天然残基扩大了文库化学空间，并在命中后提供可调整的构象、蛋白酶切位点和靶点接触面。4.1 靶向LPS转运的新型抗生素 Zosurabalpin（图8）源自约44,985个宏环肽的全细胞表型筛选，目标是鲍曼不动杆菌，尤其碳青霉烯耐药菌株（CRAB）。初始先导RO7036668经脂溶性优化后有很强体外活性，但静脉给药动物出现高死亡率，说明体外MIC不足以保障体内可用性。之后利用两性离子设计降低血浆聚集/沉淀，得到zosurabalpin；综述列出其对A. baumannii的MIC约0.25 mg/L，并指出其通过LptB₂FGC转运系统阻断脂多糖运输，破坏革兰阴性菌外膜。L-鸟氨酸与L-N-甲基色氨酸是该骨架的重要设计元素。临床开发阶段与获批治疗仍须区分；本文引用的是临床阶段资料。 图8｜由全细胞筛选命中物优化而来的两性离子环肽，靶向LPS转运复合体；图中对比先导与zosurabalpin。4.2 BamA抑制剂：利用非天然残基识别膜蛋白 BamA参与革兰阴性菌外膜蛋白折叠与插入，是结构复杂、较难用常规小分子占据的靶点。PDPS平台得到CP1、CP2、CP3等含多个UAA的宏环肽，对E. coli BamA的Kd为2.0–6.6 nM；对E. coli BamA101菌株的MIC为6.3–12.5 μM。共晶结构显示它们进入β桶腔内、与darobactin的结合位点不同。CP3的PeGly6可与Q466形成氢键，CP2中的Tic与T514发生极性相互作用。效力主要在大肠杆菌显示，且有物种选择性；这是先导发现证据，不等于已有广谱抗菌药。 图9｜CP1–CP3利用PeGly、Tic等残基占据BamA β桶内独特口袋；结合强并不意味着跨菌种广谱。4.3 肾纤维化：用成环和订书肽提高暴露 从油菜籽蛋白来源的线性肽DR8，到引入α-(4-戊烯基)-Ala的DR3penA，抗纤维化活性有所改善，但后者体内半衰期仍只有0.19小时。研究者根据螺旋构象假设，用烃链订书、半胱氨酸订书及头尾环化强化构象；随后在蛋白酶切位点引入UAA，并连接适当脂肪酸。图10的肽27在输尿管梗阻小鼠模型中，0.05 mg/kg腹腔给药显示抗纤维化作用，半衰期较DR3penA提高5.68倍。结果是动物模型证据；模型中纤维化指标改善不能替代人类肾病疗效验证。 图10｜DR8到DR3penA再到订书/环化肽27：稳定性、系统暴露与小鼠肾纤维化药效逐步优化。4.4 May1抑制剂：面向隐球菌的口服先导 隐球菌分泌的May1蛋白酶有助于其在低pH环境生存并参与毒力。苯基他汀衍生物12先显示选择性；随后加入非天然残基并进行树脂上环化，得到13与14。两者对May1的Ki分别为400和180 pM。化合物14含3-吡啶丙氨酸，口服生物利用度12.5%、口服给药半衰期83.7分钟；13的数据为6.0%和42.4分钟，且小鼠实验中出现高发病/严重不良表现。图11强调，筛选中要同时考虑效价、选择性和耐受性，而非只挑Ki最小者。 图11｜环化与侧链UAA将May1抑制从纳摩尔提升到亚纳摩尔；13与14的动物耐受性和口服PK不同。4.5 γ氨基酸环肽抑制SARS-CoV-2主蛋白酶 RaPID筛选得到含γ氨基酸的非共价Mpro抑制剂GM4，IC₅₀为50 nM、Kd为5.2 nM；cis-3-氨基环丁烷甲酸这一γ残基使其蛋白酶稳定性较Ala类似物提高12倍。将His3替换为Gln后得到GM4H3Q，IC₅₀降至10 nM、Kd为0.86 nM，稳定性大致保持。图12和晶体/切割位点分析支持UAA参与构象与酶切抗性。这里展示的是分子与体外酶学证据，不是抗病毒临床疗效。 图12｜γ氨基酸提高Mpro环肽的构象与蛋白酶稳定性；His→Gln进一步改善体外抑制效价。4.6 NTS2选择性镇痛肽 神经降压素片段NT(8–13)可在疼痛模型中发挥作用，但不能区分NTS1与NTS2。通过序列扫描、宏环化和UAA/连接臂优化，研究者提高NTS2选择性，并延长血浆半衰期。最终候选MD01-67对NTS2的Ki为2.9 nM，对NTS1大于100 μM，选择性超过30,000倍；其结构以γ-支链环脂肪族氨基酸调节结合，并用烯丙基甘氨酸实现侧链—侧链环化。作者报告其为无阿片类选择性镇痛先导，并可增强吗啡作用；动物药效不能等同于已证实的人体镇痛或减少阿片用量。 图13｜从无亚型选择性的神经降压素片段，优化出高度偏向NTS2的宏环肽MD01-67。4.7 口服凝血酶抑制剂 凝血酶环肽的早期骨架含β-高脯氨酸及硫醚/砜连接，Ki为82 nM，但易被氧化。以烃链连接后，化合物17稳定性和Ki（50 nM）改善，然而大鼠口服生物利用度仅4.5%。再把易氧化的氯噻吩换成4-氯苯基，得到18：Ki为65 nM、大鼠口服生物利用度提高到18.4%，PAMPA通透性与微粒体稳定性也改善。图14体现了一个常见事实：解决代谢脆弱点，并不自动解决口服吸收；多个位点需要联合迭代。 图14｜先改善凝血酶环肽氧化稳定性，再调整末端芳基，口服利用度由4.5%升至18.4%。4.8 双环肽调节Gαi蛋白 Gαi难以被传统配体调节。线性肽GPM-1连接细胞穿透肽后可进入细胞；进一步环化得到GPM-1d，稳定性与效力优于线性形式。随后双环文库筛选发现GPM-3可结合Gαi的α螺旋结构域与switch III区，表现为GAP调节；GPM-2偏好GDP结合态，呈GEF样作用。UAA参与疏水接触，双环约束帮助维持细胞内作用。图15是作用模式与结构示意，细胞穿透肽是递送设计的一部分；这些结果不代表已有体内疾病疗法。 图15｜从线性、单环到双环GPM肽，利用非天然残基和构象限制调节Gαi不同核苷酸状态。4.9 镜像D肽抑制MMP7 MI-RaPID筛选产生含环状β氨基酸的镜像肽D′20；其全D构型并含(1R,2R)-2-氨基环己烷甲酸和硫醚大环。它对人MMP7的IC₅₀为90 nM，对其他MMP亚型有选择性；在人血清中至少24小时稳定，在模拟胃液/肠液中12小时保持稳定。胰腺癌CFPAC-1细胞迁移抑制IC₅₀约1 μM，且未观察到明显细胞毒性。图16的镜像策略借助D构型降低常见蛋白酶识别，但尚需继续验证体内分布、免疫性质及疾病模型效果。 图16｜D型环肽及环状β残基提高蛋白酶抗性，同时维持对MMP7的选择性抑制。4.10 镜像D肽靶向MDM2与CHIP 镜像噬菌体展示（MIPD）先制备靶蛋白D型镜像，再筛选与之结合的D肽，最后合成正常手性目标分子对应的候选肽。该策略分别为MDM2与E3泛素连接酶CHIP找到硫醚订书宏环。D-H101、D-H102、D-H103识别MDM2疏水口袋；D-H201至D-H203通过疏水残基和末端羧酸与CHIP相互作用。图17列出肽序列及结合/细胞数据。D构型可增加代谢稳定性，但靶点结合本身不等同于已证明的肿瘤抑制效果。 图17｜镜像筛选拓展了D型宏环肽空间，获得可结合MDM2与CHIP的候选分子。4.11 靶向泛素链的细胞可渗透环肽 针对Lys48连接多聚泛素链的环肽可能干预泛素—蛋白酶体系统。RaPID筛选得到细胞可渗透的Ub4iX，可抑制癌细胞生长并诱导凋亡；Ub4a对K48四泛素的Kd为9 nM，体外抑制去泛素化与蛋白酶体降解。经N-甲基化、D残基及脂溶性Aoc等优化后，血浆半衰期达到60小时；小鼠模型中观察到肿瘤生长抑制。图18并列展示Ub4iX、Ub4a与亲和力较弱的Ub4e。细胞渗透和动物模型的抗肿瘤信号值得关注，但临床可用性、安全窗及选择性仍需研究。 图18｜K48多聚泛素识别肽通过结构优化获得纳摩尔结合、细胞作用与较长血浆半衰期。4.12 DOR激动剂：在酪氨酸上引入Dmt 在环状脑啡肽DPDE中，将N端Tyr换成2′,6′-二甲基酪氨酸（Dmt），可增强受体结合：对δ阿片受体DOR的Ki提升约10倍至1.8 nM，对μ受体MOR提升约35倍至58.3 nM；小鼠输精管实验中DOR激动效力提高86倍，外周给药小鼠也见镇痛作用。图19的关键是一个位置明确的侧链修饰，就改变了受体亲和力与功能。动物镇痛及受体数据不能回答长期安全性、耐受和人体有效剂量。 图19｜Dmt替代Tyr后，脑啡肽类环肽对DOR/MOR的亲和力和外周镇痛表现改变。4.13 Endomorphin-2衍生混合阿片受体激动剂 内源性endomorphin-2（EM-2）对MOR有选择性，但容易代谢。引入多个UAA并环化得到化合物19后，体外对MOR、κ受体KOR及DOR均有活性：IC₅₀分别0.49、0.30、11.2 nM；在小鼠中腹腔给药10 mg/kg显示镇痛，作者认为其有脑内暴露迹象。图20同时提示它从选择性MOR配体转为MOR/KOR混合激动剂。受体谱拓宽既可能带来疗效，也可能增加中枢副作用，需通过系统安全性研究判断。 图20｜EM-2环化并引入UAA后成为混合MOR/KOR激动剂；结构优化伴随药理选择性的改变。4.14 Daptomycin类似物Kynomycin Daptomycin是临床使用的环脂肽，耐药肠球菌推动了类似物研究。对其非天然氨基酸犬尿氨酸（Kyn）进行N-甲基化得到kynomycin；图21比较二者结构与临床菌株MIC。Kynomycin对MRSA和金黄色葡萄球菌的MIC为0.25 μg/mL（daptomycin为0.5），对肠球菌类也有改善；动物感染模型中疗效优于daptomycin且毒性较低，溶血测试至320 μg/mL未见明显溶血。机制实验支持其更强扰动细菌膜。需要注意，图中灰色标记指出天然产物本身已含UAA；改造是在既有特殊残基上进一步N-甲基化。 图21｜对daptomycin中Kyn残基进一步N-甲基化得到kynomycin，体外MIC及动物感染数据有所改善。5. 环肽能否补上抗体的空白 宏环肽可能识别抗体常面对的蛋白—蛋白界面，同时具有较小尺寸、化学合成和位点改造优势。但“可作为替代”是药物发现路径，不表示已普遍取代单克隆抗体。图22–25展示了从临床验证药物到早期候选的不同成熟度。5.1 IL-23受体拮抗剂：icotrokinra Icotrokinra（JNJ-77242113/JNJ-2113）是含多种UAA的大型宏环肽，结合IL-23受体胞外域的Kd为7.1 pM，抑制IL-23信号的IC₅₀为5.6 pM，并保留对IL-12信号的选择性。综述报告其在中重度斑块型银屑病临床试验达到主要疗效终点，并描述为已获FDA批准；图22强调其口服潜力与极高亲和力。该案例说明宏环肽可以口服并作用于细胞外蛋白互作，但高结合亲和力只是完整临床药理的一部分。 图22｜Icotrokinra以宏环肽阻断IL-23R信号，具有皮摩尔级结合与选择性，并展示口服环肽临床路线。5.2 PD-L1抑制剂BMS-986238 第一代PD-L1宏环肽BMS-986189半衰期较短。对溶剂暴露区域进行脂肪酸/白蛋白结合优化，得到第二代BMS-986238；其在大鼠和食蟹猴中的半衰期超过19小时，具有低皮摩尔级结合能力。制剂研究提示可能适合口服，但论文将其描述为临床试验中的候选。图23中脂质/亲水连接臂是提升循环暴露的设计重点；目前不应把动物PK或早期开发状态写成已证实口服抗肿瘤疗效。 图23｜脂肪酸与亲水连接臂提高PD-L1宏环肽血清蛋白结合和动物半衰期。5.3 CD47–SIRPα免疫检查点 CD47在肿瘤细胞上高表达，与髓系细胞SIRPα结合后抑制吞噬。抗体阻断可能因红细胞也表达CD47而引起非特异清除与贫血。RaPID筛选得到15残基环肽D4-2，结合小鼠SIRPα免疫球蛋白样V结构域（Kd 8.22 nM），通过变构改变SIRPα构象、削弱CD47互作。D4-2在体外促进巨噬细胞吞噬肿瘤细胞，并增强rituximab、TA-99等抗体效应。图24上半部分为D4-2；“潜在更安全”是作者对选择性策略的展望，不能代替临床安全性数据。5.4 Zilucoplan：补体C5抑制 图24下半部分是已获批用于全身型重症肌无力的皮下注射宏环肽zilucoplan。它含环己基甘氨酸、氮杂色氨酸、叔丁基甘氨酸、N-甲基天冬氨酸及PEG连接的C16脂质尾。对人C5的Kd为0.43 nM，抑制补体介导溶血的IC₅₀为3.2 nM，并可变构阻止C5裂解和膜攻击复合体形成；在体外保留对eculizumab耐药C5变体R885H的活性。重建基底膜模型提示其组织通透性高于eculizumab类似物。zilucoplan是这一综述中UAA环肽临床转化的代表；不同实验模型中的通透性比较不能泛化为所有组织或所有抗体。 图24｜上：变构调节CD47–SIRPα轴的D4-2；下：含脂质尾的C5抑制剂zilucoplan。5.5 Nectin-4双环肽—毒素偶联物BT-8009 噬菌体展示得到识别肿瘤靶点Nectin-4的双环肽后，研究者通过亲水UAA（D-Asp、反式羟脯氨酸、Nal、hArg等）优化稳定性，再连接可裂解连接臂和细胞毒载荷MMAE，形成BT-8009（zelenectide pevedotin）。结合Kd约2.5 nM，动物研究显示肿瘤活性；I/II期临床研究报告尿路上皮癌患者中的初步疗效与可接受安全性。图25上半展示靶向肽、间隔臂及MMAE载荷。它是双环肽偶联药物的临床探索，不是已获批产品。5.6 口服PCSK9抑制剂MK-0616 PCSK9抑制可减少LDL受体降解，传统获批方案以注射抗体或核酸药物为主。mRNA展示筛选与结构指导优化得到口服宏环肽MK-0616（enlicitide），含5-氟色氨酸、羟脯氨酸、O-甲基酪氨酸、α-甲基脯氨酸等UAA，对PCSK9体外Ki为5 pM。临床前研究显示口服可用并推进临床；综述撰写时描述为III期开发。图25下半展示完整环肽结构。超高亲和力不自动等于临床心血管获益，关键仍在长期LDL-C降低、安全性和结局证据。 图25｜上：Nectin-4双环肽连接MMAE载荷；下：含多种UAA、具口服开发潜力的PCSK9抑制剂MK-0616。6. 市场、未来方向与结论 原综述的市场部分引用外部商业报告：估算2024年全球肽类药物市场约491.3亿美元，并预测2034年达到837.5亿美元。该预测涵盖广义肽类药物，不等于非天然氨基酸宏环肽的独立市场规模；市场估值与远期预测随口径和时间变化，本文只将其作为原文背景，不视为实时更新数据。综述列举semaglutide、tirzepatide及octreotide等销售额，也属于作者采用的2024年历史资料。 未来主要挑战包括：如何在高亲和力之外同步优化口服吸收、脑渗透、蛋白酶稳定性和全身分布；如何理解细胞摄取与内体逃逸；如何更可靠地预测和测量大环构象；以及如何让平台筛选覆盖更广的UAA化学空间。作者看好mRNA展示、噬菌体展示、DNA编码库、单珠单化合物筛选、合成生物学与AI设计的结合，并认为二硫醚等温和环化化学可能继续扩展。 综观全文，非天然氨基酸的价值不在“越多越好”，而在于把结构变化精准放在需要解决的瓶颈上：一个D残基可抵抗蛋白酶；一个N-甲基或β/γ残基可改变主链构象；一个疏水侧链或脂质尾可改变靶点接触、膜分配或循环时间。成功候选往往来自筛选、结构信息、化学合成和PK/PD数据的多轮迭代。环肽能触达许多传统小分子难以覆盖的蛋白界面，但每个案例的证据阶段不同，体外亲和力、动物口服暴露、临床试验和获批疗效必须严格区分。