01
流行病学
随着生活水平提高,代谢性疾病的发生率逐年攀升。WHO 数据表明:2022年,世界上每8人中就有1人患有肥胖症,有25亿成人(18岁及以上)超重。其中,8.9亿人患有肥胖症,超过3.9亿5-19岁儿童和青少年超重,其中1.6亿患有肥胖症 [1]。在我国糖尿病由2013 年的10.9% 增加到2018至2019年的12.4%,糖尿病人群中2型糖尿病(T2DM)占90%以上[2]。超重或肥胖是糖尿病的重要危险因素,糖尿病患者常伴有超重或肥胖,肥胖进一步增加T2DM患者的心血管疾病(CVD)发生风险。肥胖症与T2DM的分子机制见图1。
图1:肥胖症与2型糖尿病(T2DM)的分子机制 [3]
02
靶点基本介绍
GLP-1
胰高血糖素样肽-1(Glucagon-Like Peptide-1,GLP-1)主要由回肠和结肠的L细胞 以1:1的比例分泌,来自于前胰高糖素原,这些前体肽的相对数量和形式,取决于在细胞内激素原转化酶(PC)的组织特异性翻译后修饰。GLP-1分泌呈双相模式,在摄入营养物质后早期达到峰值,随后是较长的第二阶段,摄入营养物质后,血浆GLP-1水平增加2-5倍。GLP-1对二肽基肽酶-4(DPP-IV)很敏感,猪的研究表明,大量GLP-1以非活性代谢物和非修饰氨酰化合物-GLP-1(9-37)的形式离开肠道,因此,<25%的GLP-1被认为是完整的,活性的形式离开肠道。在人中,GLP-1 半衰期1-2分钟,主要通过肾脏代谢清除[4]。
当葡萄糖水平升高时,GLP-1促进胰腺中的胰岛素分泌,但当葡萄糖水平正常时,其作用最小。这种葡萄糖依赖性促胰岛素作用对糖尿病治疗特别有利,因为它避免了低血糖的风险。其受体(GLP-1R)广泛表达于胃、小肠、心脏、肾脏、肺及大脑等组织器官中,通过激活 cAMP 信号通路调控代谢(图2):
图2:GLP-1或GLP-1R激动剂的药理作用[5]
GIP
葡萄糖依赖性促胰岛素多肽(glucose-dependent insulinotropic polypeptide, GIP)由肠道K细胞合成和释放,大部分位于十二指肠和近端空肠,少数发生在整个小肠中[6],容易被DPP-IV酶水解,半衰期约为7分钟。早期对GIP的研究产生了GIP致肥的理论,这限制了对GIP受体激动剂在2型糖尿病治疗中的兴趣。然而,在过去的几年中,人们重新燃起对GIP的研究兴趣。此外,还出现了两种独立的治疗肥胖的方法,即GIP受体激动剂和GIP受体拮抗剂。GIP有多重药效,具体作用见图3。
图3:GIP在外周组织中的作用[7]
GCG
胰高糖素(Glucagon, GCG) 是胰岛α-细胞分泌的一种29个氨基酸具有升糖作用的激素,由29个氨基酸组成直链多肽,分子量为3485道尔顿。血清胰腺高血糖浓度50-100 ng/L,血浆半衰期5-10 分钟。GCG是一个古老的激素,与胰岛素同年发现,距今已有超过100年的历史,直到2018年胰高血糖素联合其他靶点用于开发治疗肥胖和非酒精性脂肪性肝病(NAFLD) [8]。胰高血糖素是一种胰腺激素,其受体主要在肝脏中表达。在肾脏中似乎也有受体表达(尽管定位不确定),而在心脏、脂肪组织、中枢神经系统、肾上腺和脾脏中的表达是可变的,可能存在种属差异。胰高血糖素长期以来被认为调节葡萄糖稳态,通过刺激肝脏葡萄糖生成(糖原分解和糖异生)来抵消胰岛素的作用。随着研究的深入,对GCG 的作用有更全面的了解,具体见图4。
图4:胰高血糖素的生理和药理作用。胰高血糖素在一些器官中具有多种生理(蓝色)、药理(绿色)和假想(橙色)作用,其中一些作用可能是种属差异的[9]
03
已上市药物非临床安全性评估汇总
本文选取部分已上市代表性药物,对非临床试验类型进行汇总(表1)。
表1:部分上市药物的安全性数据汇总
04
降糖、减重药物发展趋势
趋势一:长效化
以GLP-1 为例,第1代药物艾塞那肽和利司那肽的氨基酸序列和人的同源性只有50% 左右,艾塞那肽的半衰期为2.4 小时;第2代的代表药物利拉鲁肽的氨基酸序列和人的同源性提升到90%以上,通过氨基酸替换,增加脂肪酸侧链使半衰期提升到13小时;第3代药物的半衰期可以延长到120 小时以上,临床的给药频率可以长达每周1次。GLP-1药物通过使用不同的策略达到延长半衰期的效果:比如艾塞那肽微球通过微球缓释的手段;度拉糖肽通过氨基酸替换,偶联IgG4-Fc,可以抵抗DPP-IV降解,延长半衰期;司美格鲁肽则是通过氨基酸替换,增加脂肪酸侧链,使脂肪酸与白蛋白结合,从而减缓肾清除;洛塞那肽通过氨基酸替换,聚乙二醇修饰的方式降低肾的清除速率。除了微球的缓释系统,微针的研究也走入人们的视线,它是一种新型的透皮给药技术,通过微米级的针头无痛地穿透皮肤,能够有效地将药物直接输送到皮肤的表层或真皮层,以此达到缓释的系统。
图5:GLP-1R 上市药物半衰期数据对比[15]
趋势二:口服化
以司美格鲁肽为例:它的片剂的制备成功有赖于和N-[8-(2-羟基苯甲酰基)-氨基]辛酸钠(Salcaprozate Sodium,SNAC)的共同配制,其生物利用度提高约100倍。SNAC促进司美格鲁肽在胃内吸收的机制,主要包括:1)促进司美格鲁肽单体化,使其渗透性更强;2)SNAC具有亲脂性,可有效地插入到胃上皮的细胞膜中,改变胆固醇磷脂和蛋白质固有的完整性,进而影响细胞膜的流动性,促进渗透;3)SNAC在胃内有效增加司美格鲁肽分子周围局部pH值,防止胃蛋白酶对多肽的降解,在细胞膜表面借助浓度梯度使司美格鲁肽穿透胃黏膜后吸收入血。
Orforglipron 是一种每日一次的口服非肽GLP-1受体的部分激动剂,它对环AMP (cAMP)信号传导的作用比β-抑制素募集的作用更大,这种药理学特征可能比完全GLP-1受体激动剂有更低的受体脱敏性,其半衰期为29 - 49小时[16]。2025年12月18号,礼来宣布Orforglipron 已正式递交FDA上市申请。
趋势三:多靶点联合
多靶点药物有协同增效,降低副作用的优势,赢得研发团队的青睐。2022年,替尔泊肽作为首个GIP/GLP-1双靶点获得FDA 批准上市,2025年NMPA 批准GLP-1R/GCGR双靶点药物玛仕度肽上市。Retatrutide是一种由GIP肽骨架改造而成的单肽,可在GCGR、GIPR和GLP-1R实现三重激动剂活性(图6),Semaglutide, tizepatide, peptide 20 (MAR423)和reatrutide分别在20,20,10和17位置的赖氨酸残基连接不同酰化脂肪酸片段,通过白蛋白结合延长半衰期。而reatrutide的Aib2(α-氨基异丁酸)有助于提高稳定性以对抗DPP-IV的降解;Aib20有助于优化GIP活性、药代动力学特性和可开发性;αMeL13(α-甲基-L-亮氨酸)则有助于优化胰高血糖素(GCG)和GIP活性,在临床上的减肥的效果也优于单/双靶点药物。目前在临床阶段的双靶点和三靶点药物较多,主要以GLP-1与GIPR,GCGR、FGF21R、GLP-2R等组合为主。
图6:具有代表性的双重和三重激动剂的内源激素的氨基酸序列比较[17]。
趋势四:新靶点
ActRⅡ(激活素Ⅱ型受体(Activin type Ⅱ Receptor))是转化生长因子β(TGF-β)受体家族的成员。在脂肪细胞中,激活素通过ActRⅡ进行脂质存储,阻断该信号通路可促进脂肪代谢。在肌肉细胞中,ActRⅡ受体传导的信号通路能够抑制肌肉生长并导致其萎缩,阻断骨骼肌中的激活素信号可以抑制这种萎缩,并可以促进肌肉增加,能够发挥双重作用[18]。Bimagrumab是一种针对ActRIIA和B的双特异性人单克隆抗体,在超重和肥胖人群中使用会降低HbA1c,肌肉增加3.6%,脂肪减少20.5%,相当于整体体重减轻6.5% [19]。
Amylin(胰岛淀粉样多肽)是一种由37个氨基酸组成的饱腹感多肽激素,由胰腺β细胞与胰岛素协同分泌入血。胰淀素通过直接作用于大脑后脑区(AP)中的AMYR受体,相应地减缓胃排空,从而延缓营养物质流入小肠,减缓葡萄糖进入循环的吸收。此外,胃壁膨胀产生厌食信号,通过胃迷走神经和内脏传入神经传递到孤立束核,从而影响葡萄糖稳态[20]。Pramlintide 是首个获批的 Amylin 类似物,可降低餐后血糖,减少热量摄入和体重,但需每餐皮下注射,且与胰岛素 pH 不相容。2025年12月18日,诺和诺德正式宣布已向美国食品药品监督管理局(FDA)递交CagriSema的新药申请(NDA)。作为全球首款GLP-1受体激动剂与胰淀素(Amylin)类似物的固定剂量联合疗法,该药物拟与减少热量饮食及增加体力活动联合,用于伴有至少一种体重相关共病的肥胖或超重成人患者。
05
挑战
虽说降糖减重的市场广阔,机遇中往往伴随着挑战,例如:如何降低常见的不良反应(恶心、呕吐、腹泻、腹胀、消化不良等)?如何解决GLP-1 药物的停药后体重反弹?甲状腺癌的风险是否存在?EMA已发出声明排除GLP-1 药物甲状腺癌风险,但黑框警告仍存在,相关性仍在监测中。口服化的困难多,如何解决小分子脱靶毒性?如何提高多肽的生物利用度?研发热潮带来的压力比较大,如何能做到药物的差异化,杀出重围?
药明康德测试事业部毒理部目前有30 多个降糖减肥相关靶点的项目经验,涉及到GLP-1 单靶点,双靶点以及三靶点,以及新涌现出的Amylin 等靶点。分子类型涵盖化药,多肽,融合蛋白,APC以及特殊制剂微针,平台经验积累大量经验(剂量设置,不良反应监测,毒性的解读等),可以为客户提供更为精准的服务,加速新药研发进程。
参考文献:
1. WHO 数据:肥胖和超重
2. 费秀云, 张志巍, 张晓冬, 朱大龙. 中华糖尿病杂志, 2025, 17(1): 16-139. DOI: 10.3760/cma.j.cn115791-20241203-00705.
3. Baliou, S., Apetroaei, M.-M., Hatzidaki, E., et al. The Interplay Between Obesity and Type 2 Diabetes: Common Pathophysiological Mechanisms Contributing to Telomere Shortening. Life 2025, 15, 873. https://doi.org/10.3390/life15060873
4. P. Janssen, A. Rotondo, F. Mulé & J. Tack. Review article: a comparison of glucagon-like peptides 1 and 2. Aliment Pharmacol Ther 2013; 37: 18–36
5. Francisco Kerr Saraiva and Andrei C Sposito,Cardiovascular effects of Glucagon-like peptide 1 (GLP-1) receptor agonists. Cardiovascular Diabetology 2014, 13:142
6. Timo D. Müller, Alice Adriaenssens, Bo Ahrén, et al.. Glucose-dependent insulinotropic polypeptide (GIP). Molecular Metabolism 95 (2025) 102118
7. LAURIE L. BAGGIO, DANIEL J. DRUCKER. Biology of Incretins: GLP-1 and GIP. GASTROENTEROLOGY 2007;132:2131–2157
8. Nicolai J. Wewer Albrechtsen, Jens J. Holst. Alan D. Cherrington. et al. 100 years of glucagon and 100 more. Diabetologia (2023) 66:1378–1394
9. Stefano Del Prato, Baptist Gallwitz, Jens Juul Holst, et al. The incretin/glucagon system as a target for pharmacotherapy of obesity. Obesity Reviews. 2022;23:e13372.
10. FDA资料:021919s000PharmR
11. FDA资料:022341s000pharmr
12. FDA资料:209637Orig1s000
13. FDA资料:215866Orig1s000PharmR
14. FDA资料:214231Orig1s000PharmR
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19. S.B. Heymsfield, L.A. Coleman, R. Miller, et al. Effect of bimagrumab vs placebo on body fat mass among adults with type 2 diabetes and obesity. JAMA Netw Open, 4 (1) (2021), Article e2033457, 10.1001/jamanetworkopen.2020.33457
20. Charlotte Harrison. Can amylin-based drugs upstage GLP-1 agonists? Nat Biotechnol. . 2025 Aug;43(8):1209-1211. doi: 10.1038/s41587-025-02778-7.
药明康德测试事业部毒理部
药明康德测试事业部毒理部拥有近十万平方米的先进实验设施,配备数百间动物房及完善的技术平台,整体规模处于国际领先水平。中心汇聚逾千名经验丰富的科学家与技术人员,其中包括多名具有国际认证资质的毒理学家和病理学专家,为全球客户提供专业、系统的安全性评价服务。
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