2000年,当科学家首次在小鼠肝脏中发现成纤维细胞生长因子21(FGF21)时,恐怕没有人能预料到,25年后,这个分子会成为制药巨头竞相争夺的“香饽饽”。2025年9月至10月,罗氏以35亿美元收购89bio、诺和诺德以47亿美元收购Akero Therapeutics,两笔重磅交易将FGF21推上了代谢疾病药物研发的舞台中央。
这个从肝脏分泌的“信使”分子,究竟有何魔力?它如何在短短二十年间从实验室走向临床,又为何成为代谢相关脂肪性肝炎(MASH)治疗的最有希望的靶点之一?本文将带你全面认识FGF21——这个正在改写代谢疾病治疗格局的明星分子。
FGF21隶属于成纤维细胞生长因子家族,是该家族中一个特殊的分支——FGF19亚家族的成员。这个亚家族还包括FGF19/15和FGF23,它们的共同特点是:不像传统FGF那样与肝素高亲和结合,而是可以作为内分泌激素进入血液循环,调节远端器官的生理功能。2000年日本学者Nishimura等人利用PCR技术,首次从小鼠胚胎组织中克隆出Fgf21基因,发现其在小鼠肝脏和胸腺中高表达。然而,当时这个发现仅仅是一个基因序列的存在,其功能完全未知。真正的突破发生在2005年。礼来公司的科学家在一项功能筛选中发现,FGF21能够独立于胰岛素刺激脂肪细胞摄取葡萄糖。这一意外发现揭示了一个全新的代谢调节因子。从此,FGF21正式进入代谢研究领域的聚光灯下。
人源FGF21基因位于19号染色体(19q13.33),结构上包含四个外显子,其中第一个为非编码外显子。FGF21蛋白前体由209个氨基酸组成,其N端含有一个30个氨基酸的信号肽,引导蛋白进入分泌途径。切除信号肽后,形成由179个氨基酸构成的成熟分泌蛋白。从三维结构看,FGF21呈现出典型的β-三叶草折叠——由12条反向平行的β链构成一个紧凑的球状结构。人和小鼠FGF21的氨基酸序列同源性高达79%,提示其在进化过程中功能保守。与经典FGF不同,FGF21缺乏与肝素结合的关键结构域,这使得它不会被“锚定”在细胞外基质中,而能自由进入血液循环,发挥内分泌激素的作用。
循环血液中的FGF21主要来源于肝脏。此外,在脂肪组织、胰腺、胸腺、骨骼肌等也有不同程度表达,但这些组织来源的FGF21可能主要发挥局部自分泌/旁分泌作用。FGF21是一个典型的“应激反应”激素,其表达受多种代谢应激信号诱导:
营养状态:禁食、生酮饮食可强烈诱导FGF21表达
营养过剩:高脂/高糖饮食同样促进其分泌
细胞应激:内质网应激、线粒体功能障碍、氧化应激均可上调FGF21
运动:急性运动也可短暂增加循环FGF21水平,FGF21表达的核心转录因子是PPARα(主要在肝脏)和PPARγ(主要在脂肪)。PPARα激动剂(如贝特类降脂药)可显著增加肝脏FGF21产生;PPARγ激动剂(如罗格列酮)则促进脂肪细胞表达FGF21。此外,ATF4、ChREBP等转录因子以及microRNA(如miR-212)也参与FGF21表达的精细调控。
天然FGF21在体内的半衰期极短,仅30分钟至2小时。这一特性使其不适合直接作为药物,需要通过蛋白质工程技术进行改造,以延长作用时间。
FGF21的作用机制体现了生命演化的精巧设计。它不能单独激活受体,必须依赖一个独特的双受体系统。
受体复合物:FGF21的功能性受体由两部分组成——酪氨酸激酶FGF受体和共受体β-Klotho。两者必须同时存在,FGF21才能发挥生物学效应。在FGF21-FGFR-β-Klotho三元复合物中,β-Klotho扮演“邮政编码”的角色,决定了FGF21的组织特异性;FGFR则作为催化亚基,介导受体二聚化和胞内信号转导。
受体亚型:FGF21可与FGFR1c、FGFR2c、FGFR3c结合,但体内研究提示FGFR1c可能是介导其代谢调节功能的主要亚型。
结构基础:FGF21的C末端含有一个“糖模拟”Ser-Pro-Ser基序,可被β-Klotho识别并结合;N末端则参与受体激活过程。完整的C末端和N末端结构对于FGF21的生理功能至关重要。
下游信号:FGF21与受体复合物结合后,激活多条信号通路,包括ERK、Akt、AMPK等,从而发挥多效调节作用。
FGF21的作用遍布全身,通过与各组织表达的β-Klotho/FGFR复合物结合,发挥协调一致的代谢调节效应。
脂肪组织:
促进葡萄糖摄取(通过上调GLUT1)
诱导白色脂肪“褐变”,增加能量消耗
刺激脂联素分泌,改善胰岛素敏感性
肝脏:
增强脂肪酸氧化和生酮作用
抑制脂肪生成
改善胰岛素敏感性
胰腺:
保护β细胞功能
促进胰岛素分泌
抑制胰高血糖素分泌
大脑:
穿过血脑屏障,作用于下丘脑
调节能量平衡和糖代谢
全身效应:
降血糖:不引起低血糖风险
降血脂:显著降低甘油三酯,升高HDL-c
减体重:在灵长类中通过抑制食欲实现
抗纤维化:对肝脏纤维化有直接抑制作用
值得注意的是,FGF21的作用机制与胰岛素不同:它不促进GLUT4转位,而是通过转录激活上调GLUT1表达;其降糖作用不依赖于外源性胰岛素存在。
基于其独特的药理作用,FGF21类似物的核心适应症正在向代谢相关脂肪性肝炎(MASH)聚焦,尤其是伴随显著肝纤维化的患者。
主要适应症:
MASH:尤其是F2-F3期纤维化及F4期代偿期肝硬化
2型糖尿病:改善血糖控制和胰岛素敏感性
肥胖症:减轻体重,改善代谢谱
严重高甘油三酯血症:强效降低TG水平
代谢相关脂肪性肝病(MASLD):减少肝脏脂肪含量
为何MASH成为焦点?MASH是一种影响肝脏的严重进展性代谢疾病,全球患者超过2.5亿,预计到2030年晚期患者数量将翻倍。目前针对该病的已获批治疗方案极其有限,而MASH已成为欧美地区肝移植和肝癌增长最快的病因。FGF21不仅能改善肝脏脂肪变性,更能直接逆转肝纤维化,这正是其独特价值所在。
天然FGF21半衰期短,必须通过蛋白质工程改造才能成药。目前主流技术路线包括PEG化、Fc融合蛋白、糖基化修饰等,以延长半衰期,提高成药性。
当前处于全球第一梯队的三款明星药物分别是:Efruxifermin (EFX,Akero Therapeutics开发)、Pegozafermin (BIO89-100,89bio开发)和 Efimosfermin(Boston Pharma),这三款药物都被大药企用高价给买了!
从基因发现到收购热点
2000年:FGF21基因被Nishimura等人首次克隆发现。
2005年:礼来公司科学家在葡萄糖摄取功能筛选中发现FGF21的代谢调节功能,开启药物研发序幕。
2005-2008年:共受体β-Klotho被确认为FGF21作用所必需;FGF21在肥胖猴模型中的显著效果得到验证。
2008-2012年:FGF21的生理功能被深入揭示,包括促进白色脂肪褐变、增加能量消耗、改善胰岛素敏感性等。
2013-2020年:第一代FGF21类似物(LY2405319, PF-05231023, Pegbelfermin)进入临床概念验证阶段,证实了其改善血脂、血糖的潜力。
2021-2024年:研发重心全面转向MASH。新一代药物(Efruxifermin, Pegozafermin)的II期数据惊艳,展现出显著逆转肝纤维化的潜力。
2025年:行业并购爆发,进入III期冲刺阶段。
9月:罗氏以35亿美元收购89bio,获得Pegozafermin
10月:诺和诺德以47亿美元收购Akero,获得Efruxifermin
10月:GSK宣布Efimosfermin Alfa启动III期临床
2026年:中国药企崭露头角。华东医药控股子公司道尔生物的DR10624被CDE纳入突破性治疗品种,用于治疗重度高甘油三酯血症。
FGF21从实验室发现到临床转化的历程,是转化医学的经典案例。二十年间,这个最初仅存在于基因数据库中的分子,已成为代谢疾病治疗领域最具前景的靶点之一。
优势与机遇:
独特的抗纤维化作用:在MASH治疗领域,FGF21是唯一在晚期纤维化患者中显示逆转效果的药物类别
多效协同:同时改善血糖、血脂、体重和肝脏健康,直击代谢综合征核心
联合用药潜力:可与GLP-1受体激动剂等现有疗法联用,实现协同增效
挑战与问题:
安全性验证:长期用药的安全性尚需III期临床试验进一步验证
作用机制深化:FGF21抵抗现象的机制及临床意义仍需阐明
市场竞争:随着多个FGF21类似物进入后期临床,竞争将日趋激烈
患者分层:如何筛选最可能获益的患者人群,实现精准治疗
从2000年发现至今,FGF21走过了一条从基础研究到临床转化的完整路径。在代谢疾病尤其是MASH治疗需求迫切、现有疗法有限的背景下,FGF21类似物有望成为继GLP-1之后,代谢疾病治疗领域的又一重磅药物类别。随着III期临床试验数据的陆续揭晓,以及制药巨头的持续投入,我们有理由期待,FGF21将为数百万代谢疾病患者带来新的治疗选择。这场始于功能筛选的科学探索,正在迎来属于自己的高光时刻。
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分 类
产品
分 子 量
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原料
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多臂PEG
原料
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10K,15K;20K,40K
8arm-PEG(HG)-OH
10K,15K;20K,40K
两臂PEG
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40K
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mPEG2-MAL
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单官能团
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5K,10K,20K
mPEG-bALD
5K,10K,20K
mPEG-SC
5K,10K,20K
mPEG-SCM
5K,10K,20K
mPEG-SPA
5K,10K,20K
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mPEG-SHA
5K,10K,20K
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双官能团
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四臂PEG
4arm-PEG-SG
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8arm-PEG(TP)-SA
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