Zelenectide pevedotin

第一章 绪论:大分子口服化的圣杯与环肽的独特地位 第二章 口服环肽的物理化学基础与渗透机制 第三章 天然产物的启示:从环孢素A到多粘菌素 第四章 技术平台的演进:从mRNA展示到AI生成式设计 第五章 已上市口服环肽药物全景 第六章 临床阶段口服环肽管线深度分析 第七章 PPI:口服环肽最大的战略用武之地 第八章 临床开发中的关键考量 参考文献第一章 绪论1.1 大分子药物的口服困境 口服给药是药物开发最理想的给药方式——患者依从性最高、给药便利、无需冷链和医疗辅助。然而,多肽/蛋白类药物的口服路径面临三重不可逾越的生物学屏障: 1. 酶降解:胃酸、胃蛋白酶、胰蛋白酶等胃肠道酶类可快速水解肽键,使大多数未经修饰的肽类在胃肠腔内失活。 2. 肠上皮屏障:肠道上皮细胞的紧密连接限制旁细胞转运(允许通过的分子量上限~200-400 Da),而肽/蛋白类药物不具备跨细胞转运所需的物理化学特性(低极性、高亲脂性)。 3. 肝脏首过效应:即使有少量完整分子通过肠上皮吸收,门静脉转运的肽类将面临肝细胞CYP3A4和各类肽酶的广泛代谢。 即便采用制剂改良(SNAC渗透增强剂如口服司美格鲁肽、VTVx的GIPET、或肠溶包衣/微球等策略),多数口服多肽药物的生物利用度仍低于5%。 市场数据:全球口服肽类药物市场2025年估值约$94.3亿,预计2035年达$476.3亿(CAGR 17.58%)。相比同期大环肽治疗市场从$48亿(2025)增至$116亿(2034,CAGR 10.3%)。驱动力的核心来自于慢性疾病(高胆固醇血症、银屑病、糖尿病、肥胖)对口服方案不可替代的需求——患者不愿为慢性终身疾病持续接受注射治疗。1.2 为什么是环肽 环肽(Cyclic Peptide)占据了传统二维分类中"小分子 vs 生物药"之间缺失的维度: 维度 小分子药物 环肽 生物药(单抗等) MW <500   Da 500-2000   Da ~150 kDa 口服给药潜力 普遍适用 可选择(需bRo5优化) 几乎不可行 细胞膜穿透 普遍 设计后可达 不可行 细胞内靶点可达性 可行 设计后可达 不可行 靶向大且平的PPI表面 多数困难；少数热点口袋/诱导口袋可行 适合 适合 蛋白水解稳定性 稳定 环化后较稳定 胃肠道口服稳定性差；体循环稳定性高 免疫原性 无 低 中~高 生产成本 低 中 高 环肽的独特生态位,可概括为三重约束下的少数可行方案之一: "口服给药 + 细胞内靶点可达 + 大PPI表面识别"——环肽是少数能够同时兼顾口服潜力、较大结合表面和细胞内可达性的分子模态之一,尤其适用于传统小分子和抗体均不理想的PPI靶点。 本文中的环肽指满足以下条件的分子: - 环肽骨架:通过头尾酰胺、侧链-侧链、二硫键、化学交联等任意环化方式形成的环状肽链 - 环大小:通常5-15个氨基酸的主链,也有更大的多环设计 - 口服系统暴露:经口给药后达到临床意义的血浆浓度(F% ≥5%为最低门槛,≥20%为理想区间,≥50%可媲美小分子药物)第二章 口服环肽的物理化学基础与渗透机制2.1 环化策略及对代谢稳定性的贡献 环肽的核心优势收益来源于闭合的环状结构。主要的环化方式包括: 1. 头尾酰胺环化:最稳定、最普遍,天然环肽如环孢素A的代表方式。消除N/C端exopeptidase位点,显著提升t₁/₂。 2. 侧链-侧链连接:Lys-Asp/Glu的内酰胺桥、Cys-Cys二硫键或化学交联(锁结构/stapling)。二硫键在还原性细胞质中可能断裂,适合胞外靶点。 3. 栓系大环(tethered macrocycle):连接两个肽段形成大环+小环的嵌套结构。2024年Roche的Zosurabalpin即采用此方式。 4. 化学锁结构(macrocyclization via RCM / click chemistry):烯烃复分解闭环或CuAAC点击化学,引入非天然骨架环。 环化提升稳定性的三个机制: - 封闭N/C端 → 抵抗羧肽酶/氨肽酶 - 刚性骨架 → 减少内切蛋白水解酶对酰胺键的可及性 - 降低构象自由度 → 改变与代谢酶/外排转运体的识别(但是否降低P-gp/CYP3A4底物属性需逐分子验证) 但环化本身不保证口服吸收。Zilucoplan(2023年FDA批准的C5大环肽抑制剂,MW~1400 Da)因极性和MW超过渗透上限,只能皮下注射。Motixafortide(APHEXDA,CXCR4拮抗性环肽,MW 1374 Da)同为注射用环肽,用于联合G-CSF动员造血干细胞,进一步说明环化不自动赋予口服属性。环化解决的是代谢稳定性和结合亲和力问题;渗透性问题需额外的化学策略。2.2 细胞膜渗透机制 口服环肽跨肠道上皮的主要路径为被动跨细胞转运。该路径对分子有严格的物理化学要求: - MW 经验范围500-1200 Da(Icotrokinra约1.9 kDa仍可通过构象屏蔽+制剂设计实现口服) - 氢键供体数(HBD)< 5(需通过N-甲基化或分子内氢键屏蔽酰胺NH) - 极性表面积(PSA)< 140 Ų,理想< 100 Ų - LogD₇.₄ 在1-4之间 旁细胞转运和主动转运贡献有限。分子量>500 Da的分子很难通过紧密连接;而PEPT1等转运体对环肽的介导缺乏系统性证据。2.3 N-甲基化:经典的渗透性增强策略 原理:将主链酰胺NH转化为N-CH3,消除该位点作为氢键供体的能力——脱除极性、增加疏水性。 多重效应: - 可行 减少HBD数,直接降低PSA - 可行 调整酰胺键顺/反式比例,改变环的整体构象 - 可行 增加疏水表面积,提升膜分配 - 不可行 若NH参与靶点结合,可能降低活性 - 不可行 多N-甲基化可能引入构象异构体,使结构解析和优化复杂化 环孢素A的经典演示: 11个残基中7个N-甲基化,使其MW 1202 Da的分子LogD₇.₄=2.92(与β-blocker相当)、PSA仅140 Ų(对于~1200 Da分子偏低)。这是口服环肽历史上的极限优化样本。 设计策略:系统性N-甲基扫描已成为标准步骤。位置特异性的N-甲基化可在不损失活性的情况下将Papp(表观渗透系数)提高10倍以上。关键的经验是:N-甲基的构象效应(倾向于诱导酰胺顺式构象)对整体分子构象的影响往往比简单的极性消除更为重要。2.4 分子变色龙效应——口服环肽最核心的概念 分子变色龙(Molecular Chameleon):分子在不同微环境中采取不同的三维构象,以适应环境的极性要求。 - 亲水环境(水相):采用开放构象,暴露酰胺NH和极性侧链以维持水溶性 - 疏水环境(脂质双层中心):采用闭合构象,酰胺NH通过分子内氢键互配对形成保护壳——"屏蔽"极性,允许跨膜 环孢素A是最经典的演示。在膜环境中,CsA将极性酰胺NH全部埋入内部,仅暴露N-甲基和疏水侧链给脂质环境,形成"疏水外壳"。 这一效应对bRo5(beyond Rule of 5)空间的核心意义: 传统的Lipinski Ro5(MW<500, LogP<5, HBA<10, HBD<5)对环肽不适用。分子变色龙使得一个MW 1200、理论HBD=11的分子实现口服——关键在于它在膜环境中实际暴露的HBD数远低于理论值。 在设计上,关键参数不是"分子的固有极性",而是: - 分子内氢键的数量和强度 - 低能构象中"暴露PSA"的最低值 - 水相与膜相之间的构象交换自由能差 相关研究团队通过系统工作建立了bRo5分子的结构-渗透关系规律： 1. 分子内氢键数量 ≥ 关键N-甲基化数量 2. 最佳渗透性源于"半刚性"——足够的刚性维持膜中闭合构象,足够的柔性允许接触靶点后打开暴露极性和靶点结合2.5 口服生物利用度的关键参数综合表 参数 理想范围 说明 MW 500-1200   Da(经验范围) <500属小分子区间;>1400口服极度困难,但Icotrokinra   (~1.9 kDa) 属构象屏蔽+制剂设计例外 环大小 7-14个AA 大环(>14 AA)渗透性急剧下降 膜态PSA <100   Ų 分子变色龙构象的"闭合态"PSA 骨架NH屏蔽比例 50% 通过N-甲基化+分子内氢键 LogD₇.₄ 1-3 太低→不渗透;太高→不溶解 肝微粒体稳定性t₁/₂ 30 min 环化+非天然AA显著改善 Caco-2   Papp 1×10⁻⁶   cm/s 低则预示口服难吸收 剂型需求 微乳/肠溶/渗透增强 大部分环肽需要制剂辅助2.6 代谢稳定性与肠道首过 环肽面临三类代谢挑战: 胃肠蛋白酶:胰蛋白酶、糜蛋白酶、胃蛋白酶对酰胺键的水解。环化 + D-AA + 非天然AA可有效抵抗。肠溶包衣可减少胃内暴露。Icotrokinra采用200 mg film-coated tablet（FDA标签）,醒后空腹服用。 CYP3A4/P-gp协同限制：这是比蛋白酶降解更棘手的障碍。环孢素A经历多种代谢转化，且显著受CYP3A4代谢与P-gp外排的双重限制。MK-0616的差异化目标之一是降低CYP3A4/P-gp底物属性。 胆汁排泄与肠肝循环:适度肠肝循环可补偿低吸收率(延长t₁/₂),但过度的肠肝循环可能导致个体间变异增大。 口服环肽设计是在刚性(靶点结合、代谢稳定)与柔性(构象适应、膜渗透)之间寻找最优解。第三章 天然产物的启示:从环孢素A到多粘菌素 截至2026年，已有数十个环肽/大环肽相关药物获FDA/EMA批准，约半数来源于天然产物或其衍生物。本章仅分析口服相关的天然产物环肽。3.1 环孢素A——口服环肽的"珠穆朗玛峰" 环孢素A(CsA,Neoral®)是环肽口服化的原型案例。其核心参数在口服环肽历史上至今未被超越: 参数 数值 意义 MW 1202 Da 远超Ro5上限 环大小 11个AA 中等环 N-甲基化 7/11 仅4个游离NH 非天然AA 1个D-AA(D-Ala) 增加代谢稳定性 口服F% ~30%(微乳Neoral®) 同级分子中出色 LogD₇.₄ 2.92 与β-blocker相当 CYP/P-gp 强CYP3A4底物+抑制剂 严重DDI,限制联用 细胞渗透性 极好 分子内氢键屏蔽极性 CsA的设计启示: CsA通过非核糖体多肽合成酶(NRPS)组装,包含D-AA和N-甲基AA的组合是合成化学难以复制的。CsA仍是高口服暴露与强构象屏蔽的经典标杆,但新一代合成宏环肽(Icotrokinra、MK-0616等)已在靶点选择性和临床验证方面取得突破,在特定维度已接近或超越天然产物。 特别值得一提的是CsA与P-gp的独特关系: CsA既是P-gp底物又是P-gp抑制剂,其口服吸收受P-gp外排限制,但同时又抑制其他药物的P-gp介导外排。MK-0616等新一代口服大环肽的目标之一是降低对P-gp的依赖。3.2 大环内酯类免疫抑制剂——环肽框架的"旁证" 他克莫司(FK506, MW 804)、西罗莫司(rapamycin, MW 914)、依维莫司(MW 958)在化学分类上是大环内酯而非严格环肽。但其口服吸收(他克莫司~17-25%,西罗莫司~14%)验证了一个关键原理:即使不是严格肽链,刚性大环构象本身就是口服化的重要正向因子。3.3 多粘菌素——口服环肽抗生素的局限性 多粘菌素B/E(colistin)通过头尾环化+脂肪酸尾形成环脂肽。口服后生物利用度近乎为零(<1%),仅用于肠道局部去污染。最新多粘菌素衍生物(MRX-8等)仍为注射给药。启示：多粘菌素说明，环化和脂肪酰基修饰并不必然带来口服吸收。当环肽含有多个永久阳离子残基、极性过高且难以通过分子内氢键或构象切换屏蔽电荷时，分子变色龙效应不足以支持有效跨膜转运。3.4 天然产物启示总结 关键课程 天然产物 对设计的启示 高N-甲基化→膜渗透性好 环孢素A(7/11   N-Me) 优先N-甲基化屏蔽NH 分子内氢键网络→渗透性 所有口服活性天然环肽 设计需关注intra-HB格局 D-AA/非天然AA→代谢稳定 环孢素A、多粘菌素 纳入非天然氨基酸 P-gp/CYP底物→DDI风险 环孢素A 新一代设计需规避P-gp/CYP第四章 技术平台的演进:从mRNA展示到AI生成式设计 天然产物证明"口服环肽可能",技术平台试图实现"可规模化的口服环肽发现"。4.1 三大展示技术的分层演进 环肽发现技术从文库筛选和理性设计两条线并行发展。展示技术是规模最大的筛选手段。4.1.1 mRNA展示与RaPID系统——最完整的口服环肽技术路径 原理:将肽序列与其编码的mRNA共价连接,构建mRNA-肽文库(>10¹²独立成员),通过体外翻译-环化-筛选-反转录PCR扩增的迭代循环富集高结合活性分子。 RaPID系统(Random nonstandard Peptides Integrated Discovery),东京大学Hiroaki Suga组开发,2000年代成型: - 通过遗传密码扩展引入大量非天然氨基酸(N-烷基化AA、D-AA、β-AA),在翻译阶段直接生成含N-甲基等修饰的环肽 - 环化通过氯乙酰Cys与N端/Lys侧链的硫醚键实现,是一种稳定且位置明确的环化方式 - 文库→筛选单轮约2-3周,便于多轮迭代 RaPID驱动的临床管线验证: 分子 靶点 公司 阶段 给药 来源 Zilucoplan C5 UCB 已获批（2023） 皮下 mRNA   display→RaPID LUNA18 (Paluratide，已终止) pan-RAS Chugai/Roche 已终止（2025） 口服 RaPID→AP8784→口服优化→终止 LUNA18曾被视为验证"RaPID/mRNA展示筛选→口服环肽→进入临床"完整链条的关键分子。Zilucoplan虽已获批但仅能SC注射。LUNA18的临床终止(2025年)表明该链条的最终验证仍需等待——胞内口服环肽的转化瓶颈在于口服F%与胞内有效浓度的落差。Chugai/Roche后续已将重点转向AUBE00等下一代口服宏环肽(AUBE00为Chugai官方管线明确标注的macrocyclic peptide oral,选择性结合KRAS-GDP/OFF-state,覆盖广谱KRAS突变)。4.1.2 噬菌体展示与双环肽(Bicycle)平台 噬菌体展示是环肽发现中的另一条成熟技术路线,其核心优势是:技术门槛相对较低、成本可控、系统成熟(已有成熟的抗体发现产业链可以复用)。 双环肽(Bicycle)的特殊路线: Bicycle Therapeutics(英国剑桥,2009年成立)开发了一套独特的双环肽平台: - 每个Bicycle分子由~11-15个氨基酸组成,其中3个Cys残基通过一个化学支架(如三溴甲基苯/TATA)连接,形成两个独立的环化区域的"双环"结构 - MW通常在1.6-2.4 kDa之间 - 文库规模(噬菌体展示):10⁹–10¹⁰ - 通过Phage-Panning筛选,可获得nM~pM级别亲和力的双环肽 Bicycle的代表管线: 分子 靶点 适应症 阶段 给药 BT5528 EphA2 实体瘤 Phase   1/2 静脉 BT8009 Nectin-4 实体瘤 Phase 1/2 静脉 BT7480 Nectin-4/CD137 实体瘤(双特异性) Phase 1 静脉 BT1718 MT1-MMP 实体瘤 Phase 2 静脉 口服化局限: Bicycle至今没有口服验证。其双环+linker结构使MW典型值>1.6 kDa,超过了口服环肽渗透性的可接受上限。这意味着虽然Bicycle可以靶向PPI表面并达到高亲和力,但其分子内在的物理化学特性(大+刚性双环+3个Cys支架)使其难以通过分子变色龙效应实现跨膜转运。4.1.3 环肽自然产物——噬菌体展示的特殊应用 噬菌体展示也可用于环化天然产物分子的结合肽,目前已经进入探索阶段(2024, Nat Commun开发的临近驱动的环丙烷酮连接子实现了噬菌体展示环肽的位点特异性环化)。这是平台互补的方向之一。4.2 组合化学与DNA编码化合物库(DEL)路线4.2.1 EPFL/Heinis"一锅法"组合合成 2024年，Heinis组/EPFL报道的方法，是近年最直接的“从零开始设计口服环肽”的湿实验方案： - 两步一锅法: (1) m个随机线性肽 + n个连接子 → 通过硫醚环化得到m×n个环肽;(2) 在这些环肽的外周NH位点与o种羧酸酰化 → 得到m×n×o = 8,448种小环肽 - 验证靶点:凝血酶(thrombin)→筛选出nM亲和力结合物 - 体内验证:最高口服F%达18%(大鼠) - 限制:文库规模8,448远小于展示技术(10¹²),且环大小上限仅7-8 AA,不适合大型PPI表面 Orbis Medicines(2024年底从Heinis/NOVO Holdings分拆,2025年1月完成€90M Series A)将此方法工业化: - 高通量自动化合成+测试 - 整合AI+大数据的渗透性预测 - 2025年任命Mikael Dolsten(前Pfizer CSO)任董事会主席 - 与Vivtex(口服递送技术公司)合作4.2.2 环肽DEL(DNA编码化合物库)——正在加速的方向 DEL的大规模编码(10⁶–10⁹)能力解决了一锅法文库规模不足的问题。近年关键进展: - 双展示DEL(Dual-Display ESAC Library): 2025年Nat Commun报道了5,600万双展示DNA编码自组装化学文库的构筑,通过两步环化策略调节环肽柔性。在凝血酶、人碱性磷酸酶和链霉亲和素三个靶点上获得特异性配体。关键发现:调节环肽的构象约束程度对发现特异性配体至关重要。 - 药明康德/HitGen(成都先导):均建立了环肽DEL平台。HitGen的DEL扩环库报道"数十亿DNA标记的大环用于高通量筛选发现大环化合物"。药明生物/药明康德V biology展示了环肽DEL筛选MDM2-p53抑制剂-获得的中性九肽UNP-6457的IC₅₀ = 8.9 nM,表明环肽DEL可用于细胞内PPI靶点发现。 - DEL vs mRNA展示的核心差异: DEL的化学空间更多样(支持非核糖体合成的多种修饰,如C-烷基化、杂环、非肽连接子),但ON-DNA环化的化学反应限制仍比RaPID严格。两者在口服环肽发现中互补而非替代。4.3 计算设计与AI驱动设计4.3.1 Menten AI——MAUD 1.0生成式平台 Menten AI(美国,2019年成立): - MAUD 1.0(Multi-parametric AI for Unbiased Design): 仅输入目标蛋白结构→分析动力学和结构特征→生成式AI设计de novo环肽序列→物理建模评估构象稳定性/结合能量→量子模拟精细计算→多参数循环优化(亲和力+渗透性+代谢稳定性)。 - 定位: "需要大型文库筛选,直接从计算生成最优分子——这是不同于RaPID/DEL的范式转换 - 关键认知: AI设计面临的最大限制是训练数据极度稀缺(已知口服环肽的绝对数量远小于小分子药物),使得模型的外推能力受限。未来更现实的路径是AI+展示筛选的混合操作。4.3.2 CyclicChamp——大环构象采样的计算工具 CyclicChamp于2024年以预印本形式公开，并于2025年正式发表： - 解决的难题:以前的方法最多处理14残基环肽的构象采样;CyclicChamp通过将环化约束转为误差函数+模拟退火搜索低能骨架,使得15-24残基大环的构象采样可操作 - 验证: 12个设计的7/15/20/24残基环肽通过μs级MD验证动力学稳定 - 意义:为设计大型PPI靶点所需的大环肽(>14 AA)提供了计算工具4.3.3 深度学习渗透性与多目标优化 - 深度学习模型预测环肽渗透性: 多种深度学习模型(如基于图上CNN、peptide-aware chemical language model等)正在用于环肽膜渗透性预测,但受限于训练数据稀缺(已知口服环肽结构-渗透性公开数据不超过200个分子),预测模型的外推能力仍有限。 - MD-GAN框架: 深度强化学习同时优化结合亲和力(MM-GBSA/自由能微扰)和渗透性(ML预测器)。 - 核心限制:训练数据不足。已知口服环肽的结构-渗透性公开数据不超过200个分子,远不足以训练出高精度通用的渗透性预测器。因此当前AI设计仍需"计算→合成→测试"的迭代循环(>3轮才能收敛)。4.3.4 分子动力学与自由能计算的集成 环肽构象的设计工具还包括: - ROSIE(Rosetta Online Server): 可进行环肽的de novo设计和对接 - Alchemical自由能微扰(FEP): 对环肽系列进行相对结合自由能计算,但计算成本高且环肽的高柔性使FEP的收敛比小分子更困难 - 增强采样MD(REMD/umbrella sampling): 用于计算环肽的膜分配自由能(水相→脂质相→水相的全路径能量景观)4.4 环肽天然产物与植物来源的"生物合成"平台 这是一个与合成方法互补的路线: Cyclotides(环蛋白/循环Cys结肽):植物来源的天然环肽家族(~30个AA,头尾环化+3个二硫键组成Cys结结构)。代表性分子Kalata B1来自非洲植物,在多种传统医学中口服使用。 - 口服稳定的证据: Cyclotides因其刚性Cys结结构对胃肠蛋白酶有极高抗性,部分模型显示口服药效。 - 作为"支架"的应用:将治疗性肽序列"嫁接到"cyclotide的loop区,利用其刚性骨架实现口服稳定+靶向结合。2024-2025年间有系统综述报道这一方向(Cyclotides as novel plant-derived scaffolds for orally active cyclic peptide therapeutics, 2025)。 - 限制: Cyclotide的MW~3 kDa(~30 AA)太大,跨细胞渗透性差,系统暴露证据有限,口服途径的主要贡献来自局部GI靶点效应或有限的旁细胞途径。可开发性仍需谨慎评估。 非核糖体肽合成酶(NRPS)工程化:长期方向——通过工程化NRPS的模块组装能力,在微生物发酵中生产定制的口服环肽。目前处于非常早期的研究阶段。4.5 平台演进的整体逻辑与对比 平台/方向 技术类型 文库规模 化学多样性 口服验证 代表分子/管线 关键限制 RaPID   (mRNA展示) 核糖体体外翻译 10¹² 高(含非天然AA:N-Me,   D-AA等) 未验证（LUNA18已终止） Zilucoplan(SC) 环化方式受限(主要硫醚型) Bicycle (phage display) 噬菌体展示双环 10⁹–10¹⁰ 中-高 未验证 BT5528/EphA2, BT8009/Nectin-4 MW 1.6-2.4 kDa → 超出口服上限 一锅法   (EPFL/Heinis) 组合化学 10³–10⁴ 中 动物验证（大鼠F%   18%） - 环大小上限7-8   AA,不适合PPI Orbis Medicines AI+高通量合成 专有 建设中 - - 平台建设阶段,未进入临床 DEL (环肽版) DNA编码化学库 10⁶–10⁹ 高(合成化学多样性好) - UNP-6457   (MDM2) ON-DNA环化化学反应受限 MAUD 1.0 (Menten AI) AI生成式设计平台 N/A(计算) 理论上无限 平台声称 - 训练数据不足,需湿实验迭代验证 CyclicChamp 计算构象采样 N/A(工具) 中等 - - 设计阶段,未整合筛选 Cyclotide支架 植物天然产物 N/A 中(~30个AA结构) 天然口服活性 - MW~3kDa过大,系统暴露有限4.6 锁结构肽(Stapled Peptide)——环化的另一种形式 锁结构肽(Stapled Peptide / Hydrocarbon Stapled Peptide)并非严格意义上的环肽——它使用两条烯烃链通过Grubbs复分解(RCM)在i,i+3/i,i+4/i,i+7之间形成烃桥(hydrocarbon staple),"锁定"α-螺旋构象。 与经典环肽的核心区别: 维度 经典环肽 锁结构肽 环化方式 主链/侧链全环化 仅局部锁结构,保留线性骨架 环大小 通常>5 AA 仅~4-6个C的烃桥 构象锁定 中度锁定 高强度锁定α-螺旋 靶点适配 PPI表面(大) α-螺旋介导的PPI(如Bcl-2、MDM2) 口服给药 可设计 基本不可口服（MW通常<1500但PSA大） 代表分子 环孢素A, 大环肽 ALRN-6924 (p53), sFv etc. 口服化现状:锁结构肽的口服F%在公开报道中几乎从未超过5%。根本问题在于:(a) 烃桥不消除极性NH——保留大量HBD;(b) 线性主链仍提供暴露的酰胺键,分子变色龙效应不足以屏蔽极性。代表性分子如Aileron的ALRN-6924(p53-MDM2/MDM4 stapled peptide)最终停止了临床开发。 对口服环肽的启示:锁结构肽的历史教训说明——仅锁定α-螺旋构象而不解决酰胺NH的暴露与屏蔽问题,不足以实现口服化。它反而衬托出"全环化+充分N-甲基化"策略的必要性。4.7 酰胺-酯替换(Depsipeptide/酯肽)——骨架改造的精细策略 原理: 将肽骨架中的一个或多个酰胺键(-CO-NH-)替换为酯键(-CO-O-),形成酯肽(depsipeptide/depsi cyclopeptide)。 对渗透性的影响(2023-2025年重要发现): 多项系统实验表明： 1. 酰胺→酯替换消除1个HBD,降低极性→Papp可提高2-10倍 2. 酯键的cis/trans平衡更偏向cis→可能改变环的整体构象 3. 酯键降低化学稳定性——在生理条件下的半衰期可能缩短(pH 7.4时酯水解的t₁/₂在数小时到数天不等) 4. 关键发现：酯替换对渗透性的影响高度依赖于替换位置。最佳位置是用酯替换非靶点接触区域的酰胺，同时不干扰与蛋白的结合。 酰胺→氯烯烃替换：将酰胺键替换为氯取代烯烃（-CCl=CH-），可消除HBD并增强化学稳定性。这是一个值得关注的方向，但合成难度高，适用范围尚未充分验证。 将thioether/酯键引入环骨架也已通过RaPID(常用thioether cyclized CP)和EPFL一锅法(使用thioether连接子)实现对渗透性的主动调控。4.8 环肽的分子胶与降解功能——跨入蛋白降解领域4.8.1 环肽分子胶(Cyclic Peptide Molecular Glue) 环肽天然大表面积的特征使其特别适合作为"分子胶"——诱导两个蛋白之间的异常相互作用。 2025年重要进展：研究者通过RaPID筛选获得了一个大环肽分子胶，选择性诱导MCL1（抗凋亡蛋白）与某种E3连接酶（待鉴定）接近，从而导致MCL1降解。这是公开报道中具有代表性的de novo大环肽分子胶案例，意义重大。 与分子胶小分子的对比: - 小分子分子胶(如lenalidomide, indisulam等):MW<800,已有多条临床管线 - 大环肽分子胶:MW 1000-2000,可通过展示筛选发现,理论上可以靶向小分子胶无法触及的PPI界面。注:RMC-6236 (daraxonrasib, Revolution Medicines, MW~940) 为RAS(ON) multi-selective noncovalent tri-complex inhibitor / CypA-mediated molecular glue,已进入Ph3,不属于传统意义的环肽分子胶 - 核心挑战:大环肽分子胶的口服化需要同时满足"分子胶的诱导适合构象+膜渗透"——比传统抑制剂更难4.8.2 环肽PROTAC(Macro-PROTAC) PROTAC通常为bRo5分子(MW 800-1200),与口服环肽的工作区间高度重叠。将环肽用作PROTAC中的warhead(靶蛋白结合配体)的概念已在多个学术组中探索: - 理论优势: 环肽的"大表面+选择性"可以靶向小分子PROTAC无法结合的降解靶点(如无法找到selective ligand的PPI靶点) - 口服挑战:典型的PROTAC已很接近口服上限(MW~1000);加上环肽warhead会使总MW显著增加 - 2026状态:仍然以学术概念为主,未有临床管线级别的Macro-PROTAC公开4.9 RGD环肽与整合素体系——"小环肽"的典范 这是口服环肽开发中的一个经典子集,值得单独说明。 RGD基序(Arg-Gly-Asp三肽)是最早被充分研究的整合素(integrin)结合序列。将其环化后: - Cilengitide(cyclo(RGDf-NMeVal)): 选择性αvβ3/αvβ5整合素抑制剂,曾进入Ph3(胶质母细胞瘤)但最终未达终点。注意:Cilengitide为静脉给药,不是口服药。 - cRGD作为靶向配体: Cyclo(RGDfK)、cyclo(RGDyK)等已被广泛用作ADC/放射性核素/纳米颗粒的肿瘤靶向配体,本身具有极高的代谢稳定性。 - 口服化概念验证:某些cRGD衍生物在动物模型中的口服F%可达3-10%,但这是基于其极小的环大小(~5 AA)和相对较低的MW(~600 Da),与前述大环肽(>1000 Da)的口服化挑战不同。 启示: RGD环肽证明"小环肽(<800 Da)的口服化在技术上可行",但它属于"小分子-环肽边界"——不是本报告核心关注的大环肽方向。4.10 综合:技术版图全景 将所有技术维度整合后,口服环肽的技术版图可归纳为三个层次: 层1-筛选技术(如何找到初始hit分子): mRNA展示(RaPID) > 噬菌体展示(Bicycle等) > DEL > 一锅法组合化学 层2-结构优化(如何赋予口服属性): - N-甲基化(最主流,已知有效) - 酰胺→酯/硫酯替换(2023-2025年新进展,有效但稳定性需要验证) - 非天然氨基酸晶架(D-AA、β-AA、N烷基AA等) - 分子内氢键导向构象设计(计算辅助) 层3-新模态交叉(如何扩展应用边界): - 环肽分子胶（概念验证） - 环肽PROTAC(概念期) - 环肽PDC/ADC的靶向载体(成熟但非口服) 技术维度 代表性进展 对口服化的贡献 成熟度 RaPID/mRNA展示 LUNA18（已终止）/Zilucoplan(SC) 产生初始高亲和力环肽hit 高：Zilucoplan已验证；口服化路线待验证 Bicycle双环 BT5528/BT8009 PPI hit发现,但口服化受限 中：无口服验证 DEL环肽 5600万ESAC库/MDM2   cp 筛选化学多样性好 中：口服化尚未验证 一锅法/Orbis Heinis组/8.4K库/18%F 直接产生口服环肽小环 中：规模受限 AI生成   (Menten/Orbis) MAUD 1.0 计算降低筛选成本 中：需实验迭代 锁结构(Stapled) ALRN-6924 提高α-螺旋PPI结合 低：口服F%<5% 酰胺→酯替换 J Med   Chem 2025 提高渗透性2-10倍 中：稳定性挑战 环肽分子胶 PNAS 2025 (MCL1 glue) 扩展功能至降解 低：概念验证 Cyclotide支架 Kalata   B1 天然口服稳定骨架 低：系统暴露有限第五章 已上市口服环肽药物全景5.1 已批准口服环肽及相邻大环分子 下表将已批准的口服环肽及相邻分子按化学分类拆分为两个子表,以区分"正统口服环肽"与"相邻口服大环分子"。 A. 正统口服环肽 药物 靶点 环类型 MW 口服F% 批准年份 适应症 环孢素A   (Cyclosporine A) 亲环蛋白→calcineurin 头尾环(11   AA) 1202 ~30%(Neoral) 1983 移植排斥、自身免疫 Icotrokinra (ICOTYDE™) IL-23R 化学合成宏环肽 ~1898 (约1.9 kDa) 待确认(Ph3数据) 2026.3 中重度斑块状银屑病 B. 相邻口服大环分子 以下分子在化学分类上为大环内酯或大环抗感染药,非严格环肽,但其口服吸收验证了刚性大环构象对口服化的正向贡献: 药物 靶点 分子类型 MW 口服F% 批准年份 适应症 他克莫司   (Tacrolimus) FKBP12→calcineurin 大环内酯 804 ~17-25% 1994 移植排斥 西罗莫司 (Sirolimus) mTORC1 大环内酯 914 ~14% 1999 移植排斥 依维莫司 (Everolimus) mTORC1 大环内酯衍生物 958 ~16% 2006 肿瘤、移植 利福布汀/利福昔明 (Rifabutin/Rifaximin) RNA聚合酶 大环内酯抗感染 785-913 <5%(GI局部) 1987/2004 细菌感染5.2 Icotrokinra (ICOTYDE™)的里程碑意义 2026年3月18日FDA批准。这是口服环肽领域里程碑级别的事件。 分子基本信息: - INN/商品名: Icotrokinra / ICOTYDE™ - 分子类型: 化学合成宏环肽 - 分子量：~1898 g/mol（约1.9 kDa） - 靶点: IL-23R拮抗剂 - 获批适应症:成人及12岁以上、体重至少40 kg、适合系统治疗或光疗的中重度斑块状银屑病患者 - 给药: 每日口服(200 mg film-coated tablet),醒后空腹用水服用,至少30分钟后进食（FDA标签） 关键注册试验数据: ICONIC-ADVANCE 1 & 2（Phase 3）： - IGA 0/1(皮损清除或几乎清除):~68-70% vs 安慰剂(有统计学显著性) - PASI 90(银屑病面积及严重程度指数改善≥90%):~55-57% vs 安慰剂 - 安全性: AE发生率与安慰剂相当,优于IL-17抑制剂(无念珠菌感染增加信号) - 52周持续疗效: ICONIC-LEAD(1年随访)显示疗效维持且安全性一致 - 儿童青少年数据: 12岁以上患者与成人疗效一致 发现与开发: - 最初发现于Protagonist Therapeutics的mRNA展示/合成肽文库 - 与J&J合作优化→临床→获批 - 口服吸收采用film-coated tablet制剂（FDA标签）。IC₅₀ = 18.4 ± 6.2 pM(人NK细胞中IL-23→IFNγ抑制) - 潜在优势:免注射、免冷链、患者自用;劣势:每日给药(vs抗体每8-12周)第六章 临床阶段口服环肽管线深度分析6.1 MK-0616 (Enlicitide Decanoate)——Merck口服PCSK9大环肽 公司: Merck (MSD) INN名称: Enlicitide Decanoate 分子类型: 三环大环肽(tricyclic macrocycle),bRo5 靶点: PCSK9 阶段: 全球Phase 3 CORALreef项目 关键临床数据一览: 研究 人群 剂量 LDL-C降低 DOI Phase 1   (单次) 健康志愿者 10-300   mg 93%游离PCSK9降低 Circulation   2023 Phase 2b 高胆固醇血症(381例) 6/12/18/30 mg QD -41.2% / -55.7% / -59.1% / -60.9% JACC 2023, ACC.23 安全性 同上 同上 AE:   39.5-43.4% vs 安慰剂44.0% JACC   2023 Phase 3 CORALreef项目结构(~17,000例): 1. CORALreef Lipids:剂量探索vs安慰剂,主要终点LDL-C 2. CORALreef HeFH:家族性高胆固醇血症 3. CORALreef Outcomes:硬终点——MACE(冠心病死亡、缺血性卒中、心梗、急性肢体缺血、紧急动脉血运重建) 对口服环肽领域的意义: MK-0616 Phase 3 CORALreef项目中,CORALreef Lipids(剂量探索)和CORALreef HeFH/AddOn(家族性高胆固醇血症)已披露阳性降脂终点结果;CORALreef Outcomes(MACE硬终点:冠心病死亡、缺血性卒中、心梗、急性肢体缺血、紧急动脉血运重建)仍是关键未决事件,预计决定该分子的商业天花板。作为首个进入Ph3的口服大环肽治疗慢性心血管疾病的药物,其验证意义重大:(a) 心血管疾病人群远大于银屑病;(b) 长效注射PCSK9抑制剂(evolocumab/alirocumab/inclisiran的年销售额总计超$150亿)的竞争烈度更高,口服的差异化更强;(c) MK-0616需要近2万例临床数据,风险也更高。6.2 LUNA18 (Paluratide)——口服环肽靶向RAS的重要临床探索（已终止） LUNA18/Paluratide是口服中等大小环肽靶向RAS的重要临床探索案例,验证了"mRNA展示/环肽优化→口服细胞内靶点"的技术可行性。但截至2026年,该项目已停止开发,公开原因与治疗窗及资源配置有关。后续代表性项目应转向Chugai/Roche的AUBE00等下一代口服宏环肽pan-KRAS抑制剂(选择性结合KRAS-GDP/OFF-state,覆盖广谱KRAS突变)。 公司:中外制药(Chugai Pharmaceutical, Roche Group) 靶点: 泛RAS:GDP结合状态下的KRAS/NRAS/HRAS 分子类型: 中等大小环肽(mid-sized cyclic peptide) 阶段: 已终止 Phase 1终止(NCT05012618)- 2025年Chugai Q2财报宣布暂停,2025年10月罗氏正式从管线移除 终止原因: 治疗窗口窄于竞品;Roche/Chugai后续重点转向AUBE00(口服宏环肽pan-KRAS抑制剂,Chugai官方管线明确标注macrocyclic peptide oral) 给药: 每日口服 核心特征: - 从RaPID/mRNA展示筛选出的AP8784起步(经核实,AP8784为JACS 2023原始论文中的初始hit编号)→ 通过纯侧链优化+部分主链修饰 → LUNA18(骨架未变动) - 大鼠F% 21-47%(无需特殊制剂——与MK-0616和Icotrokinra不同,LUNA18本身具有结构性的口服生物利用度) - 可逆结合RAS-GDP → 抑制RAS信号,广度覆盖KRAS/NRAS/HRAS及多突变 - AACR 2024数据:LUNA18 + KRAS G12C共价小分子 → 显著延缓耐药出现 - AACR 2026新数据:展示了通过识别单个AA差异实现RAS亚型选择性的化学优化策略 竞争格局定位： 分子 公司 靶点谱 MW 结合模式 给药 阶段 Sotorasib   (AMG 510) Amgen KRAS   G12C ~600 共价不可逆 口服 已获批 Adagrasib (MRTX849) Mirati/BMS KRAS G12C ~600 共价不可逆 口服 已获批 Divarasib   (GDC-6036) Roche KRAS   G12C ~500 高选择可逆 口服 Ph2 RMC-6236 (daraxonrasib) Revolution RAS multi ~940 RAS(ON) tri-complex / CypA glue 口服 Ph3 LUNA18（已终止） Chugai/Roche KRAS/NRAS/HRAS ~1200 可逆GDP结合 口服 已终止 VS-7375 Ventus/诺华 KRAS G12D ~600 高选择共价 口服 Ph1/2 (ORR 68.8%) Zoldonrasib RevMed KRAS   G12D ~900 共价RAS(ON) 口服 Ph1/2   (ORR 52%) AUBE00 Chugai/Roche pan-KRAS   (GDP/OFF-state) N/A   (宏环肽) 口服宏环肽 口服 临床前/Ph16.3 其他重要口服环肽管线 分子 靶点 公司 MW 阶段 备注 PN-881 IL-17 Protagonist/JNJ ~1200 Ph1预计2026年中完成→Ph2预计年底启动 继ICOTYDE后第二个免疫口服 PN-477sc(triple GLP/GIP/GCG agonist   peptide) GLP-1/GIP/GCG Protagonist ~N/A Ph1 2026中启动 皮下注射;Protagonist口服肽平台相邻项目(尚不足以确认为环肽/宏环肽) PN-477o(triple   GLP/GIP/GCG agonist peptide) GLP-1/GIP/GCG Protagonist ~N/A Ph1 Q1   2027 口服;同上,暂列为Protagonist口服肽平台相邻项目 Zosurabalpin LptB2FGC (LPS转运) Roche ~1300 Ph1完成,已计划/进入Ph3 CRAB临床 全新抗生素类别(Nature 2024);IV给药(非口服) Cyclin   A/B RxL inh 细胞周期PPI / ~1200 临床前→Ph1 SCLC口服有效(Apr   2026会议) PN-881和PN-477系列（Protagonist Therapeutics管线）的战略意义： Protagonist正在验证一个核心理念：口服环肽是“生物药转化为口服”的最优平台。IL-23→Icotrokinra（已获批）、IL-17→PN-881（Ph1预计2026年中完成）——覆盖免疫领域。6.4 Zosurabalpin——抗生素领域的新类别 2024年，Roche公开报道了Zosurabalpin的关键研究数据： - 作用机制:抑制LsptB2FGC复合物(LPS从内膜到外膜的转运),是针对CRAB(碳青霉烯耐药鲍曼不动杆菌)的新型LPS转运抑制机制,是近年来抗革兰阴性菌领域的重要新机制 - 体外活性:对129株CRAB临床分离株均有活性,MIC₉₀<1 mg/L - 目前给药:静脉注射(尚未有口服版本的公开数据) - 对环肽领域的意义:证明大环肽(MCP)可以在小分子失效的耐药菌靶点上发挥作用第七章 PPI:口服环肽最大的战略用武之地7.1 PPI问题的规模 人类蛋白质组中约80%的蛋白无典型小分子结合口袋(深而疏水的催化位点)。PPI界面往往是: - 大(结合面积~800-2000 Ų) - 平(缺乏深口袋) - 疏水性分布不均(非经典的连续疏水斑块) 当前范式限制:小分子(MW<500)不覆盖80%的PPI靶点空间;抗体只能覆盖细胞外~20%的蛋白质组。仍有大量细胞内非酶/PPI靶点处于传统药物模态覆盖不足的区域——细胞内PPI——是口服环肽最有战略价值的靶点空间。7.2 环肽为什么特别适合PPI抑制 属性 小分子 环肽 抗体 对PPI的重要性 结合表面覆盖 200-400   Ų 400-800   Ų 800-1200   Ų 大PPI需要大面积接触 对平表面适应性 不可行 可行 可行 PPI界面多平、无口袋 多亚位点结合 通常1个 2-4个亚位点 3-6个CDR 多接触点增强亲和力 口服给药的潜力 可行 设计后可达 不可行 PPI抑制多为慢性病 细胞内靶点 可行(<500) 可行(设计后) 不可行 细胞内PPI是最终目标 构象柔性 低(刚性) 中(柔性+刚性混合) 高(CDR环) 需要柔性适应PPI表面7.3 KRAS的案例7.3.1 小分子 vs 环肽的竞争与互补 策略 代表分子 优点 缺点 G12C共价小分子 sotorasib,   adagrasib 已获批,临床验证充分 仅G12C(~13%   NSCLC) G12D选择性 divarasib, MRTX1133 G12D覆盖更好(~45%胰腺癌) 选择性窄,耐药易产生 RAS(ON) tri-complex   molecular glue RMC-6236   (RASmulti) 多突变覆盖 MW   941(bRo5);联用毒性? 泛RAS环肽 LUNA18（已终止）(已终止) 完全泛RAS(3个亚型);与G12C有协同 治疗窗口窄于竞品,2025年终止7.3.2 LUNA18的机理差异化 LUNA18曾以结合RAS-GDP构象并阻止GTP交换(GEF阻断)为亮点——不依赖特定突变位点(如G12C)→可泛RAS抑制,可逆结合。但临床终止揭示了关键盲点: - 胞内浓度-靶点占有率鸿沟:即使有21-47%的血清F值,胞浆中达到有效抑制RAS效应物对接所需的浓度可能远高于预期 - 泛RAS的毒性窗口:广度覆盖KRAS/NRAS/HRAS虽是优势,但正常组织RAS信号的广泛抑制形成了一个窄于分子本身药效学活性的安全性窗口 - 与竞品差距: RMC-6236(RAS(ON) multi-selective noncovalent tri-complex inhibitor / CypA-mediated molecular glue)同样覆盖多RAS突变但机制不同,已到Ph3。7.4 PPI环肽设计的核心挑战 1. 细胞穿透: PPI表面通常需要较大的环肽(>10 AA),MW>1000的跨膜穿透仍是限制因素。LUNA18 21-47%的大鼠F%在血清中异常出色,但胞内浓度不足是LUNA18终止的核心原因之一——血清F%高≠胞内有效浓度高,这一教训不能被忽视。 2. 膜态vs结合态构象冲突:在膜中需要闭合构象以屏蔽极性(低PSA),在靶点处需要开放构象以暴露极性接触面。二者的构象能差需在合理范围内——过度稳定闭合构象→结合活性差;过度偏向开放→无法穿透。 3. 效力要求: PPI KD目标通常在1-100 nM。这个区间对于>1000 Da的bRo5分子是可达的(环孢素A结合亲环蛋白~nM,MK-0616结合PCSK9~pM),但需要充分的结构优化。 4. 脱靶风险: PPI表面的结构保守性可能使一个环肽结合多个不同的PPI界面。LUNA18对三种RAS亚型都有结合,但正是其广度抑制导致的毒性窗口问题,警示了泛RAS抑制的安全性挑战。第八章 临床开发中的关键考量8.1 口服F%的临床意义 公开人体F%数据有限，不同分子的F%类型不可直接横向比较（CsA微乳制剂、MK-0616大环肽、ICOTYDE film-coated tablet、LUNA18无需特殊制剂）。临床可行性取决于F%、暴露-效应关系、靶点potency与安全窗的综合平衡。 主要的PK挑战: - 低F%→高剂量需求: MK-0616 Ph2最高剂量30mg QD,Phase 3可能采用类似或更高剂量 - 个体间变异性:对于F%低且P-gp/CYP介导吸收的药物,F%的个体间变异系数(CV%)可能达到50-100%,远超小分子 - 剂量-暴露关系:受食物、胃pH、肠道转运时间、合并用药的多因素影响 - 需突破性思维:只要PK/PD关系良好且安全性窗口充足,低F%不构成商业失败(环孢素A~30% F%仍达$20亿+峰值销售)8.2 DDI、食物效应与制剂 DDI:环肽常为CYP3A4/P-gp底物。环孢素A是经典强CYP3A4/P-gp双底物+抑制剂,导致严重的DDI风险。MK-0616的构象设计降低了P-gp底物属性——这代表口服大环肽的设计进步方向。 食物效应: - 环孢素A→高脂餐增加吸收 - MK-0616→Ph2患者餐后给药,但食物效应数据待Ph3补充 - ICOTYDE→FDA标签:200 mg oral film-coated tablet,醒后空腹用水服用,至少30分钟后进食 制剂策略: - 渗透增强剂(MK-0616使用sodium caprate) - 微乳制剂(Neoral vers Sandimmune:F%↑+个体变异↓) - Film-coated tablet(ICOTYDE采用film-coated tablet,FDA标签)8.3 CMC与生产成本 - 合成: 大环肽的固相合成(SPPS)+溶液环化,总收率通常10-30%,远低于小分子 - 纯化: 环肽序列的非对映异构体分离是GMP生产的挑战 - 成本:环肽按公斤计比小分子贵10-100倍,但比注射生物药(无菌制剂+Cf/sf)更便宜 - 扩产能力对比:环孢素A年产量~吨级别(Feixit全合成已成熟);MK-0616 Phase 3需求~1.8吨,技术上可满足参考文献 1. Heinis C, et al. De novo development of small cyclic peptides that are orally bioavailable. Nat Chem Biol. 2024;20:624-633. DOI: 10.1038/s41589-023-01426-y. 2. Ballantyne CM, et al. Phase 2b Randomized Trial of the Oral PCSK9 Inhibitor MK-0616. J Am Coll Cardiol. 2023. DOI: 10.1016/j.jacc.2023.02.018. 3. Merck & Co. Orally bioavailable macrocyclic peptide that inhibits binding of PCSK9 to the LDL receptor. Circulation. 2023. 4. Tanada M, et al. (Chugai/Roche).Validation of a new methodology to create oral drugs beyond the Rule of 5 for intracellular tough targets. J Am Chem Soc. 2023;145:24035-24045. 5. Suga H. The RaPID platform for discovery of macrocyclic peptide therapeutics.Acc Chem Res. 2021. 6. Lokey RS, et al. Lessons for oral bioavailability: How conformationally flexible cyclic peptides can achieve cell permeability. J Med Chem. 2023. 7. Kihlberg J, et al. Molecular chameleons in bRo5 space. Drug Discov Today. 2024. 8. A new Goldilocks drug class: macrocyclic peptides. 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