Efpeglenatide

引言：肥胖的世纪挑战与肽类药物的崛起 肥胖，这个由遗传、代谢、行为和环境因素共同驱动的复杂慢性疾病，正以前所未有的速度席卷全球。根据文献引用的数据，2021年全球约有20亿人处于超重或肥胖状态，而这一数字预计到2050年将飙升至38亿，其中中国、印度和美国将是受影响最严重的三个国家。肥胖不仅是体型问题，更是众多健康问题的核心风险因素，尤其与2型糖尿病、慢性肾病和心血管疾病密切相关。面对如此严峻的公共卫生挑战，医学界一直在探索有效的干预手段。虽然减重手术效果显著，但其侵入性、可及性有限以及潜在的并发症风险，限制了其广泛应用。因此，开发更安全、更普适的药物疗法成为了迫切需求。 正是在这样的背景下，以胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂为代表的多肽类药物，开启了肥胖治疗的全新篇章。这类药物巧妙地利用了人体自身的肠道和胰腺肽类激素机制，实现了前所未有的减重效果。今天介绍的这篇综述中，作者探讨了通过治疗性肽的设计与制造创新来推进肥胖治疗的最新进展。文章指出，基于GLP-1的疗法已能帮助患者实现15%至25%的惊人体重下降，这一水平在过去被认为只有通过减重手术才能达到。从每日注射的艾塞那肽（exenatide）到每周一次的司美格鲁肽（semaglutide），再到最新的多靶点分子替尔泊肽（tirzepatide）、瑞他鲁肽（retatrutide），肽类药物的设计和制造技术正以前所未有的速度演进。更重要的是，这些药物在展现卓越疗效的同时，也表现出了极佳的安全性。除了显著的减重和血糖控制效果，GLP-1类药物还被发现能降低心力衰竭、中风、心肌梗死、糖尿病肾病等多种并发症的风险，甚至展现出抗炎、改善骨关节炎和阻塞性睡眠呼吸暂停等广泛益处，其潜力远超最初的预期。这一系列突破性进展，标志着肥胖和糖尿病管理策略的重大转变，为全球数以亿计的患者带来了前所未有的希望。然而，尽管这些创新为抗击肥胖带来了新希望，但大规模制造这些肽类药物所需的巨大生产基础设施投资，仍是其广泛普及和可及性的主要障碍。 第一章：GLP-1受体单激动剂——从发现到巅峰 1.1 早期探索：从Gila怪物到首次获批 胰高血糖素样肽-1（GLP-1）最初被鉴定为胰岛素促泌素，其作用远超血糖调节。1996年，研究发现GLP-1能抑制大鼠进食，提示其作为饱腹感中介的作用。Exenatide（Byetta®）是第一个获批的GLP-1R激动剂（2005年，美国），基于Gila怪物唾液中的exendin-4，但需每日两次注射，剂量不便。随后，每周一次的长效释放制剂exenatide LAR获批，但减重效果并不出色。 利拉鲁肽（Liraglutide，Victoza®/Saxenda®）是首个基于天然GLP-1的类似物，通过在K26位点连接棕榈酸（C16脂肪酸）实现半衰期延长。其通过形成七聚体保护自身免受DPP-4酶切，但白蛋白结合亲和力较低，仅能每日一次给药。2014年，liraglutide成为首个获批用于肥胖治疗的肽类药物，平均减重约5%–7%。 1.2 突破性创新：脂肪酸二酸与骨架工程 司美格鲁肽（Semaglutide，Ozempic®/Wegovy®）的研发标志着一个分水岭。它用C18二酸（1,18-十八烷二酸）替代了liraglutide中的棕榈酸，显著提高了白蛋白结合亲和力，同时将Ala⁸替换为Aib⁸（α-甲基丙氨酸）以增强DPP-4抗性，从而实现了每周一次给药。在68周临床试验中，semaglutide 2.4 mg使体重减轻约15%（安慰剂组仅为2.4%），在T2DM合并超重患者中减重约9.6%。这一突破确立了每周一次肽药在肥胖管理中的标准。 其他基于相同原理的类似物包括bofanglutide（C22二酸Gly⁸版本）、ecnoglutide（Val⁸版本且偏向性激动）、utreglutide等。Hanmi的efpeglenatide通过Fc融合实现长效，但未成功上市。此外，PEGylation策略也被用于延长半衰期，如lixisenatide（每日一次）、visepegenatide等。 第二章：多受体激动剂——组合生物学的力量 2.1 GLP-1/GIP双靶点：tirzepatide的崛起 基于GLP-1单一靶点的成功，研究者开始探索同时激活多个代谢相关受体。内源性GIP和GLP-1协同调节能量代谢、胰岛素分泌和脂质清除。替尔泊肽（Tirzepatide，Mounjaro®/Zepbound®）是首个上市的双重GLP-1R/GIPR激动剂，其采用GIPR高亲和力（与天然GIP相当）而GLP-1R亲和力较天然GLP-1低一个数量级的设计，是一种“不平衡”激动剂。 令人震惊的是，在72周III期试验中，tirzepatide 15 mg最高剂量组实现了-20.9%的体重减轻（安慰剂组-3.1%），在T2DM患者中减重约-14%。其作用机制独特：tirzepatide在GLP-1R上是偏向性激动剂（几乎不招募β-arrestin），而在GIPR上为完全激动剂。这种差异化信号被认为贡献了其卓越减重效果。停药36周后体重显著反弹，而继续治疗者则达到-25.3%的平均减重。 其他同类分子包括CT-388（Roche/Carmot，同样是低β-arrestin偏好的双靶点激动剂）和VK2735（Viking，C端采用膦酸酯取代羧酸的C20二酸），后者的半衰期长达7–10天。Amgen开发的Maridebart cafraglutide（Maritide）则采用GLP-1R激动剂与GIPR拮抗剂的抗体-肽偶联物，可实现每月一次给药，在52周研究中使体重减轻-16.2%。 2.2 GLP-1/glucagon双靶点：能量消耗的放大器 胰高血糖素（Glucagon，Gcg）通过促进脂解和产热增加能量消耗，理论上与GLP-1联用可产生协同效应。双靶点激动剂cotadutide（MEDI0382）在DIO小鼠中表现出优于liraglutide的减重效果，并改善肝脏脂肪和糖原的减少。Mazdutide（IBI362）为基于oxyntomodulin的设计，已在中国获批用于肥胖。Survodutide（BI 456906）在46周II期试验中实现-14.9%的减重。Pemvidutide则在MASH患者中达成MASH消退的主要终点。 2.3 基于amylin和calcitonin的疗法：额外维度 胰淀素（Amylin）是一种与胰岛素共分泌的激素，作用于amylin受体（AmyR）和calcitonin受体（CtR），通过抑制摄食和延缓胃排空调节体重。Pramlintide是首个合成amylin类似物，但仅表现出温和减重效果。然而，新型amylin类似物cagrilintide通过N端连接C20二酸实现了长效化，单药68周减重-11.8%，与semaglutide 2.4 mg联用达到-22.7%，在T2DM患者中也达到-13.7%。 目前已有多款长效amylin类似物进入临床：Eloralintide（Eli Lilly）半衰期13–15天，最高9 mg剂量48周减重-20%（安慰剂-0.4%），即将进入III期；Petrelintide（Zealand/Roche）设计为可共配制的中性pH稳定性分子；MET-233i（Metsera/Pfizer）半衰期长达19天。此外，ABBV-295（Gubra/AbbVie）和VRB-103（Verdiva）也在开发中。 2.4 GLP-1与PYY、LEAP2等其他肽的组合 PYY3-36是抑制食欲的肠道激素，与GLP-1联用可产生加性效果。然而，PYY1875与semaglutide的联合因耐受性问题在IIb期终止。礼来公司（Eli Lilly）的nisotirostide正在开展与tirzepatide的II期联用研究，利用GIP的止吐效应可能提高PYY剂量。LEAP2作为ghrelin受体拮抗剂，与semaglutide联用在小鼠中表现出显著减重，但所需剂量是semaglutide的百倍。Urocortin 2 类似物可增加脂肪氧化和肌肉生长，在动物中实现减少脂肪、增加瘦体重效果。 2.5 三重靶点：从retatrutide到更远的未来 GLP-1/GIP/Gcg三靶点激动剂retatrutide（Eli Lilly）是目前最受瞩目的分子之一。其采用C20二酸位于17位，半衰期约6天，在48周III期试验中以12 mg最高剂量实现-24.2%减重，接近手术效果。其还在NAFLD/NASH、阻塞性睡眠呼吸暂停和骨关节炎方面展现出潜力。 Zenagamtide（amycretin）是另一种三靶点分子，同时激活GLP-1R、CtR和AmyR，半衰期约4天，36周时60 mg剂量减重-24.3%，且未见平台期。其他三靶点如MWN101、MWN105等也在研发中。2025年3月，Novo Nordisk收购了UBT2519（GLP-1/GIP/Gcg三靶点）全球权利（中国除外）。 第三章：超长效注射剂——迈向每月一次的革命 患者依从性是慢性病管理的关键。每周一次注射已成为标准，但每月一次注射无疑是更大的诱因。超长效肽需要通过优化半衰期和生物物理性质，在低体积（<1 ml）皮下注射中实现高浓度和长期暴露。 MET-097i（Metsera/Pfizer）是基于exendin-4的完全偏向性GLP-1R激动剂，通过C端C20二酸（HALO平台）实现半衰期约16天，有望每月一次给药，且因高效而最大剂量低至1.2 mg，改善可扩展性。MET-233i（amylin类似物）半衰期19天。Eli Lilly的brenipatide（GLP-1/GIP双重）通过α-Me-Tyr稳定骨架实现更长半衰期。Zovaglutide（QL Biopharmaceuticals）具有两个C18二酸，但体内效力相对较低。 第四章：口服肽——突破生物利用度壁垒 口服肽通常生物利用度极低，但semaglutide口服剂型通过吸收增强剂SNAC实现了每日一次口服给药，生物利用度约2%–3%，需饭前30min服用，日剂量高达25 mg。值得注意的是，zenagamtide口服制剂在12周后即实现10%–13%减重，说明SNAC技术对8 kDa肽也有效。 小分子GLP-1R激动剂是另一个方向。Pfizer的danuglipron和lotiglipron因肝毒性终止，而Eli Lilly的orforglipron是最有前景的候选。它是GLP-1R部分激动剂（cAMP EC50=3.1 nM, Emax=24.5%），猴生物利用度21%–28%。在II期试验中，orforglipron 36 mg在超重患者中36周减重-9.4%至-14.7%；III期T2DM试验使HbA1c降低-1.3%–-1.6%；最新数据（2025年）显示orforglipron 36 mg减重-12.4%（安慰剂-0.9%），约40%参与者减重超过15%，预计2025年底提交FDA。 第五章：制造挑战与可持续生产 5.1 合成方法：SPPS、LPPS与重组 肽类药物可通过全合成或（半）重组方法生产。Fmoc固相合成（SPPS）是最通用的方法，但原子经济性极低，过程质量强度（PMI）高达33,000（Phase 1）和13,000（商业/Phase 3）。与单抗（PMI约7,700）和小分子（PMI 168-308）相比，SPPS产生大量有机溶剂废物，且欧盟正计划限制DMF和TFA（PFAS物质）的使用。 液相肽合成（LPPS）和标签辅助肽合成（TAPS）可降低有机溶剂消耗，但缺乏与SPPS的直接PMI比较。Semaglutide采用半重组法：先在酵母中表达GLP-1(9-37)，再溶液偶联脂肪酸二酸和N端二肽。Tirzepatide采用Fmoc-SPPS与LPPS结合的三段片段缩合法。 5.2 规模化能力：正在逼近需求天花板 2025年，全球SPPS年产能估计已超过50吨，但面对潜在数千万至数亿肥胖患者仍显不足。以每周2.5 mg或15 mg剂量计算，治疗1千万患者年需1.3吨或7.8吨API，治疗1亿患者年需13吨或78吨。这需要巨额投资和原材料供应链保障，而SPPS所用Fmoc-氨基酸、溶剂、偶合剂等90%以上来自单一国家，地缘政治风险突出。 重组生产则依赖水、糖和缓冲液，生物反应器（酵母、大肠杆菌、哺乳动物细胞）为厂商自有，不易受地缘政治干扰。但同时，生产成本和规模效益正在改善，如胰岛素年产超过40吨。对于未来双位数十吨的肽药需求，SPPS面临环境压力，重组可能成为更可持续的替代。 5.3 环境与地缘政治风险 SPPS的高PMI和有机溶剂使用对环境影响巨大。生产1吨约40个氨基酸的肽需约30,000吨原料。欧盟的DMF和TFA限制可能使欧洲的SPPS竞争力下降，而中国和美国的制造能力将继续增长。 第六章：关键实验方法与设计策略深度剖析 虽然本文为综述，但其内容涵盖了大量药物设计和制造的工程策略，可归纳为以下核心技术： 6.1 半衰期延长策略 脂肪酸衍生化：是肽类药物延长半衰期的核心方法。脂肪酸（C14–C22）共价连接至肽链特定氨基酸侧链（大多为Lys侧链ε-氨基），通过与血清白蛋白高亲和力结合，形成白蛋白-肽复合物，减少肾清除和酶解。Liraglutide使用C16单酸（棕榈酸），semaglutide使用C18二酸（1,18-十八烷二酸），后者增加一个羧基显著增强白蛋白结合亲和力并延长半衰期。后续多靶点激动剂（如tirzepatide、retatrutide、cagrilintide）大多采用C20或C22二酸以进一步延长半衰期。此外，连接子的长度和化学性质（如PEG间隔子）可用于调节白蛋白结合位点与受体相互作用的干扰。 Fc融合蛋白：将肽基序列与人免疫球蛋白Fc区融合，利用FcRn受体介导的再循环机制实现长半衰期。例如dulaglutide（GLP-1融合Fc）、efpeglenatide（exendin-4融合Fc）、maridebart cafraglutide（GLP-1肽连至抗GIPR抗体的Fc区域）。 PEG化：聚乙二醇分子连接至肽链可增加分子量和流体力学体积，减少肾过滤。如loxenatide（PEG化exendin-4，半衰期130-140h）。 白蛋白融合：如albiglutide（GLP-1与白蛋白直接融合），但减重效果有限。 双重脂肪酸衍生化：如zovaglutide（两个C18二酸）和某些GDF-15类似物，利用两个白蛋白结合位点实现超过20天的半衰期。 6.2 骨架稳定化 DPP-4是一种丝氨酸蛋白酶，可切割GLP-1第二位的Ala-Pro键，使天然GLP-1半衰期不到2分钟。通过将Ala⁸替换为Aib⁸（α-甲基丙氨酸）或Gly⁸、Val⁸等非天然氨基酸，可以显著提高DPP-4抗性。此外，C端酰胺化、Lys替换为精氨酸以抵抗胰蛋白酶切割、及整体骨架中引入D-氨基酸或N-甲基氨基酸也可增强稳定性和口服可行性。如brenipatide使用α-甲基酪氨酸（αMe-Tyr）防止降解。 6.3 受体偏置信号调控 不同药物在激活同一受体时可能产生不同的下游信号谱。GLP-1R可以通过cAMP信号通路和β-arrestin信号通路介导不同效应。Tirzepatide被设计为在GLP-1R上几乎不招募β-arrestin，而在GIPR上为完全β-arrestin招募。此外，MET-097i通过N端His替换为Phe实现完全的cAMP偏置而无β-arrestin招募，被认为可增强疗效。SRB107是另一个完全偏向的GLP-1R激动剂，在动物模型中优于semaglutide。 6.4 多靶点分子设计 基于内源性激素的三维结构和关键残基保守性，通过序列优化设计单一肽序列同时激活两个或多个受体。例如tirzepatide整合GLP-1和GIP药效团，retatrutide整合GLP-1、GIP和Gcg活性。关键是将脂肪酸二酸锚定在适当位置（通常选择与受体结合后未与白蛋白冲突的位点），如retatrutide的C20二酸在17位，tirzepatide的C20二酸在20位。分子内多重二硫键、大环化等结构也被用于固定生物活性构象。 6.5 口服递送技术 对于皮下注射的生物制剂，口服技术的突破是其普及的关键。Co-encapsulation吸收增强剂（如SNAC，N-(8-[2-羟基苯甲酰基]氨基)辛酸钠）可暂时增加胃上皮通透性，保护肽免受酶解。SNAC还通过局部pH升高降低胃蛋白酶活性，同时促进跨细胞吸收。SNAC已应用于口服semaglutide，并正在其他肽药上探索（如zenagamtide）。此外，粒子工程、肠溶包衣、酶抑制剂等正在研发。 6.6 制造技术和分析 固相合成：Fmoc化学逐步偶联，采用过量氨基酸（3-5当量），偶联剂（HATU、HBTU等），脱保护用哌啶，裂解用TFA。对于长肽（>40 aa），逐步合成效率低且积累杂质。片段缩合：先将短肽片段合成并纯化，然后在液相中组装全长肽，使用半胱氨酸或其他化学选择性连接策略。重组表达：如在酵母中表达GLP-1骨架、在E. coli中表达无化学修饰肽，或偶联酶促合成（如sortase介导的连接）。 纯化：SPPS后通常需多步反相HPLC纯化，收率30%–70%。制剂：需要高浓度（>50 mg/mL）可实现低体积皮下注射，同时维持物理化学稳定性（避免聚集、纤维化等）。质量分析：常用HPLC-MS、SEC、differential scanning calorimetry、粒度分析等。 第七章：专家观点——挑战与未来方向 7.1 差异化竞争：超越减重百分比的战场 当前肥胖药物市场日益拥挤，新药必须在疗效、便利性、耐受性、价格或特定患者群体（如T2DM合并心肾疾病）中提供显著差异。仅“me-too”版本的semaglutide或tirzepatide难以立足。超长效（每月一次）、口服（小分子或制剂）、高质量减重（保留瘦体重）、改善心血管或肝脏结局等是差异化方向。对T2DM患者，新药应证明比现有一线GLP-1类药物有更好的血糖控制；对老年或虚弱患者，应更好地保护肌肉质量和功能。 7.2 经济与环境可持续性 全球性肥胖治疗需求巨大，带来API生产和废弃物的规模挑战。虽然SPPS产能目前快速扩张，但PMI高、有机溶剂耗量大、环境法规趋严（如欧盟限制DMF和TFA），推动了重组技术的投资。重组生产（如酵母或E. coli）以水为介质、消耗糖和营养素，环境影响小，适合大规模生产。同时，超长效配方和高效力肽可以降低年用药总量，减轻生产负担。 此外，地缘政治因素不容忽视：SPPS原料主要集中在中国，供应稳定受贸易影响，而重组生产可利用本地菌种，更具自给能力。 7.3 临床试验与市场准入 大型心血管结局试验（CVOT）仍是市场准入的关键。Semaglutide已证明可降低心血管事件、延缓CKD进展、治疗MASH、阻塞性睡眠呼吸暂停等。这些超越体重和血糖的益处需要长期、耗资巨大的临床试验，对研发预算构成压力。小型Biotech难以独自承担，往往被大型药企收购。如Pfizer收购Metsera（约100亿美元）、Roche收购Carmot（24亿美元）、Novo Nordisk收购Akero（47亿美元）等案例持续上演。 结语与展望 肥胖症治疗领域的革命性进展源于对天然肽类激素的巧妙改造。核心突破在于两项关键技术的结合：脂肪酸衍生化技术与主链工程化。通过将传统的棕榈酸升级为长链脂肪二酸（如C18和C20二酸），并引入非天然氨基酸（如Aib）来增强肽链稳定性，研究人员成功开发出如司美格鲁肽（semaglutide）这类每周一次给药的GLP-1受体激动剂。这一改进不仅极大提升了患者的用药便利性，更关键的是，它“打破了音障”，实现了此前仅通过减重手术才能达到的15%-25%的惊人减重效果，同时保持了卓越的安全性。这一技术平台的成功，为后续更复杂的多靶点激动剂（如替尔泊肽tirzepatide）的研发铺平了道路。 在单靶点激动剂成功的基础上，该领域正朝着单分子双靶点/多靶点激动剂（如GLP-1/GIP、GLP-1/胰高血糖素、甚至三重激动剂）的方向发展，旨在通过协同作用实现更强的减重效果和更广泛的代谢获益（如改善心血管、肾脏和肝脏健康）。然而，论文也强调了当前面临的巨大挑战，主要集中在大规模生产上。由于全球肥胖人口预计将激增至数十亿，现有的固相肽合成（SPPS）技术在产能、成本（尤其是环境成本，如极高的工艺质量强度PMI）和供应链安全（关键原料高度依赖单一国家）方面面临严峻考验。因此，未来的成功不仅取决于新药的设计，更取决于能否通过重组生产技术或更高效的合成工艺，实现低成本、大规模、环境友好的肽类药物生产，从而让这些革命性的疗法能够真正惠及全球患者。 未来十年，肥胖治疗将呈现多种机制和给药途径并存的格局。基于天然激素的肽类将继续演进，加入新的受体靶点（如GPR40、GPR119、FGF21、GLP-2等）。小分子激动剂（orforglipron）若成功上市，将极大扩大可及性和患者依从性。抗体偶联、siRNA、基因疗法等长作用平台也有可能在减肥领域获得突破。最终，个体化治疗策略将根据不同患者的代谢特征、并发症和依从性，灵活选择最合适的药物或组合。 附：图文赏析与关键数据解读 图1 | 临床候选药物及已上市肽类药物中使用的脂肪酸酰化、半衰期延长片段及骨架修饰概览。 图2 | 冷冻电镜结构：(A) GLP-1R与司美格鲁肽（pdb: 7KI0），(B) GIPR与替尔泊肽（pdb: 7RBT），(C) GcgR与瑞他鲁肽（pdb: 8YW5），(D) AmyR3与卡格列肽（pdb: 9BTW），(E) GLP-1R与瑞他鲁肽（pdb: 8YW3），(F) GIPR与瑞他鲁肽（pdb: 8YW4），(G) GLP-1R与奥福格利普隆（pdb: 6XOX）。注：司美格鲁肽（GLP-1 (7–37)类似物）中的第26位对应于替尔泊肽中的第20位。相应地，替尔泊肽中的第17位对应于司美格鲁肽中的第23位，在图2(A)中以黄色标示。 图3 | Danuglipron 和 lotiglipron 是小分子 GLP-1R 激动剂（已终止开发），而 orforglipron 目前处于三期临床试验阶段。 图4 | 本综述涵盖主题概览。“过去”包括第一代肽类药物，而“现在”反映当前（2025年9月）的肽类药物制药格局。“未来”则提供了肥胖症药物中新兴疗法与技术趋势的一瞥。 参考文献： Søren Østergaard (2026). Advancing obesity treatments through innovations in the design and manufacturing of therapeutic peptides, Expert Opinion on Drug Discovery, 21:1, 49-72, DOI: 10.1080/17460441.2025.2601113 🔔关注我们，获取更多前沿AI+合成生物学+同一健康相关资讯🧬 // 欢迎 → 点赞 👍 | 收藏 ⭐ | 转发 📤 本文仅用于个人学习与研究目的，旨在促进相关领域内的学术交流与知识传播，并注明原始文献来源与作者信息，此行为严格遵循《中华人民共和国著作权法》关于合理使用的规定，非商业用途，不侵犯原作者及相关方著作权权等合法权益。