GLP-1类似物研发现状分析与前景展望
胰高血糖素样肽(Glucagon-like peptide)，包括胰高血糖素样肽-1 (GLP-1)和胰高血糖素样肽-2 (GLP-2)，二者均来源于胰高血糖素原(Proglucagon)【1-3】，胰高血糖素原由158个氨基酸组成，可被切割成不同的肽链，如下所示。因为GLP-1具有促进胰岛素分泌【4】，保护胰岛β细胞，抑制胰高血糖素分泌，抑制胃排空【5】，降低食欲的药理作用，临床可用于二型糖尿病和肥胖症的治疗；GLP-2是一种营养因子，具有促进小肠生长，抑制细胞凋亡，促进胃排空，增加食欲的药理作用，临床上可用于治疗短肠综合症。人体内具有生物活性的GLP-1主要是GLP-1 (7-36)酰胺和GLP-1 (7-37)，天然GLP-1易被二肽基肽酶Ⅳ (DPP-Ⅳ)迅速水解失活(半衰期小于5min)【5】，不具有临床使用价值，对GLP-1结构修饰，掩盖DPP-Ⅳ酶的结合位点，延长半衰期是该类药物研发的主要课题。如今已经有多个GLP-1类药物上市，该类药物在未来10年里，将会是糖尿病药物新的增长点。
1. 已经上市的GLP-1受体激动剂
1.1 艾塞那肽(Exenatide)
Exendin-4是从蜥蜴唾液中分离出的GLP-1类似物，由39个氨基酸组成，与人GLP-1有53%的同源性。因为N端第二位是Ala (GLP-1为Gly)，所以不易被DPP-Ⅳ酶降解，而具有较长的半衰期和较强的生物活性。Exendin-4的化学合成品命名为Exenatide(商品名Byetta)，由Amylin和Lilly公司于1995年开始联合研发，2005年4月获得FDA的批准上市。随后于2007年获欧洲多国批准上市，2009年8月在中国获批上市。研究显示，Exenatide能降低2型糖尿病患者糖化血红蛋(HbA1c)水平和餐后血糖，并能减轻体重。Byetta平均半衰期只有2.4小时，每天需注射2次。为提高患者的顺应性，2008年Lily公司和Amylin公司开始了Exenatide一周一次缓释微球(polylactide-co-glycolide microsphere)的研发，并于2012年1月获FDA批准上市，商品名为Bydureon。
1.2 利拉鲁肽(Liraglutide)
Liraglutide(商品名Victoza)由Novo Nordisk于1996年开始研发，2009年最早于丹麦上市。从结构上看Liraglutide为人GLP-1(7-37)链的34位Lys被Arg取代，在26位的Lys上接入经十六烷酸修饰的谷氨酰胺。GLP-1经脂肪连修饰后，增加了与白蛋白之间的亲和力，从而降低了被DPP‐Ⅳ酶的水解速率和肾清除率，延长生物半衰期。Liraglutide的消除半衰期为13h，每日只需注射一次。为期6个月的临床研究表明，Liraglutide能降低HbA1c 1.1%～1.5%，同时患者体重也有所降低。Liraglutide与Exenatide一样不会出现低血糖症状，但是同样会产生恶心呕吐和胰腺炎等不良反应，对于有胰腺炎病史的病人将会增加患胰腺炎的风险。另外诺和诺德以治疗肥胖为新适应症向FDA提交了Liraglutide的上市申请，商品名为Saxenda，其临床结果显示在846名超重或肥胖的2型糖尿病患者参与的研究中，利拉鲁肽3mg治疗组的体重平均下降5.9%。相比之下，1.8mg治疗组下降4.6%，安慰剂组仅减轻2%。
1.3 利司那肽(Lixisenatide)
Lixisenatide(商品名：lyxumia)是由法国Sanofi Aventis和Zealand公司共同开发，于2013年相继获欧洲和日本批准，美国还在注册阶段。从结构上看，Lixisenatide是Exendin-4去掉38位的Pro，并在39位的Ser接6个Lys。经过结构修饰，Lixisenatide的半衰期相对Exenatide有所延长，可每日一次皮下注射。与Exenatide相比，两者不良反应发生率类似，但一天一次的Lixisenatide在一定程度上提高了患者顺应性，降低了低血糖事件的发生。2015年，Lixisenatide在欧洲和日本的总销售额已达4400万美元。另外Lixisenatide与Insulin glargine的复方产品LixiLan正处于临床3期，其上市后也会成为一大卖点。毕竟Insulin glargine是当前销量最好的胰岛素产品，2014年销售额已经超过80亿美元。
1.4 阿必鲁肽(Albiglutide)
Albiglutide(商品名：Eperzan)由GlaxoSmithKline研发的每周一次皮下注射的长效GLP-1类似物，GlaxoSmithKline已于2013年1月14日向FDA提交BLA申请，并于2013年3月7日向欧洲提交申请。在2013年8月，Albiglutide被FDA推迟审查，但在2014年3月和4月，欧洲和美国分别获批。从结构上看，Albiglutide是将GLP-1 (7-36)链上8位上的Gly取代了Ala，再将两条经修饰的GLP-1肽链融合在一个含有585个残基的血清白蛋白上，从而大大延长了半衰期，根据1期临床结果，Albiglutide在日本人体内的平均半衰期达5.3天。另外有临床数据显示，Albiglutide比Sitagliptin和Exenatide降糖更有效。
1.5 度拉糖肽(Dulaglutide)
Dulaglutide(商品名：Trulicity)是Lily公司研发的每周一次长效GLP-1类似物，于2014年9月美国获批用于二型糖尿病治疗，同时Lily官网显示Dulaglutide已经于获得了欧洲批准。从结构上看，Dulaglutide是将GLP-1 (7-37)链上8位的Gly取代了Ala，22位的Glu取代了Gly，36位上的Gly取代Arg，再通过“-(Gly-Gly-Gly-Gly-Ser) 3- Ala-”偶联桥融合到重组G4免疫白蛋白(含227个氨基酸Fc片段)上，平均生物半衰期长达90小时。在2014年2月，临床结果表明，Dulaglutide的疗效不非劣性于Liraglutide，是首个疗效上不劣性次于Liraglutide的大分子GLP-1类似物。然而Dulaglutide一周一次的给药频率，能大幅提高患者的顺应性，是一个非常具有潜力与Liraglutide的新产品。
1.6 Ideglira
Ideglira(商品名：Xultophy)是诺和诺德公司开发的Liraglutide和Insulin degludec的组合物，其中Insulindegludec是诺和诺德开发的新型长效胰岛素，目前该胰岛素已经在多个国家上市。临床数据显示，对于经基础胰岛素治疗血糖水平不受控制的2型糖尿病患者，每日一次的IDegLira使糖化血红蛋白(HbA1c)显著降低了1.9%，平均体重下降了2.7公斤，同时低血糖发生率与Insulin degludec相当。根据Novo Nordisk官网显示Ideglira于2014年9月已经获得欧洲批准，用于二型糖尿病治疗。
2. 处于三期临床研究和在注册阶段的GLP-1类似物
2.1 索玛鲁肽(Semeglutide)
Semeglutide是Novo Nordisk公司研发的每周一次皮下注射的长效GLP-1类似物，当前还处于临床三期阶段。从结构上看，Semeglutide是GLP-1 (7-37)链上8位的Aib取代了Ala，34为的Arg取代了Lys，26位的Lys接上十八烷酸脂肪链。与Liraglutide相比，Semeglutide的脂肪链更长，疏水性增加，但Semeglutide经过短链的PEG修饰，亲水性大大增强。PEG修饰后不但可以与白蛋白紧密结合，掩盖DPP-4酶水解位点，还能降低肾排泄，可延长生物半衰期，达到长循环的效果。2012年10月，第48届柏林EASD年度会议公布的临床数据来看，Semeglutide剂量依赖性降低HbA1c和减轻体重，比Liraglutide更有效。经12周的治疗，0.8mg和1.6mg Semeglutide组HbA1c分别下降1.45和1.69，而对照的1.2mg和1.8mg Liraglutide组分别下降1.18和1.34。目前，口服的Semeglutide项目已经进入3期临床，包括NN9924、NN9925、NN9928等，Novo Nordisk公司多管齐下，以确保该公司在这一类药物上的霸主地位。
2.2 ITCA 650
ITCA 650是由IntarciaTherapeutics公司研发，如今正处于三期临床阶段。ITCA 650是Exenatide的植入制剂，将药物置于ITCA泵装置中药物缓慢释放，一年一次，皮下植入。在公第一项临床三期研究中，460名血糖水平在7.5%-10%之间的二型糖尿病患者，经过约39周的治疗，治疗组血糖控制在 7%以下，达到了研究之初的首要终点设计。在另一项关于治疗血糖浓度在10%以上的患者的临床三期研究中，经9个月的治疗，有25%的患者血糖浓度降低至7%以下。
2.3 LAEx4
LAEx4由香港联康生物科技集团开发的通过生物工程手段获得的重组长效Exendin-4 (LAEx4)半衰期约为Exendin-4的20倍，理论上只需每周注射1次。早在2009年该药物就已宣布进入三期临床，预计2013年结束三期临床，但是很少有该药物的消息和报告。
2.4 Lixilan
Lixilan是Lixisenatide和Insulin glargine的组合物，由Sanofi Aventis公司开发，用于口服降糖药不能控制血糖的二型糖尿病患者，其中Insulin glargine是一种长效胰岛素，疗效确切，2013年销售额接近75亿美元。2014年2月，该公司启动了这种药物的III期临床试验，旨在评估那些口服降糖药不能控制病情的患者单独使用Lixisenatide或Insulin glargine，以及两者联用的治疗效果。根据最新的Pipeline，该项目已走到注册前阶段。
3. 研发现状分析
GLP-1激动剂作为一类多肽药物，目前还只能注射给药，为了提高患者顺应性，缓释注射剂、非注射给药成为这一类药物研发的主要方向。通过结构修饰，掩盖DPP-Ⅳ酶位点，延长生物半衰期，是目前最主流的做法。这种结构修饰包括链接高分子蛋白和聚乙二醇修饰【6】两种，一周一次的Abiglutide和Dulaglutide就属于典型的前一种，尽管已有多个聚乙二醇修饰蛋白或多肽药物上市，但聚乙二醇修饰GLP-1类似物起步较晚，仅索玛鲁肽进入三期临床。当然也有的公司通过制剂的手段，制成缓释微球，实现一周一次，典型的产品就是Bydureon。也有的公司直接避开了注射给药的弊端，开发植入、口服、透皮和吸入之类的产品，其中口服给药是最理想的给药途径，但是需要解决GLP-1类似物在肠胃中被胃酸、酶破坏和吸收问题，以提高生物利用度，降低个体差异，目前口服GLP-1类似物走在最前沿的公司为Oramed公司和Emisphere公司，其中诺和诺德的NN9924就是一种口服索玛鲁肽，国内方面，上海蓝星申报了艾塞那肽肠溶片。
4. 市场分析和展望
糖尿病是给世界人民带来沉重经济负担的疾病之一。目前糖尿病患者数量增长速度很快，根据世界卫生组织数据，2000年全球糖尿病患者为1.71亿人，而2030年这个数字将变成3.66亿【7】。中国是世界第一糖尿病大国，当前我国糖尿病人群约有9240万，处于糖尿病前期的人群有1.48亿【8】。GLP-1作为肠促胰岛素，既可单方开发，也可与胰岛素做成复方，实现更平稳地降糖，因此复方GLP-1类似物胰岛素制剂将会是短效GLP-1类似物产品的主要卖点之一。不仅如此，GLP-1类似物还具有很好的减肥作用，诺和诺德的减肥针已经获批，在人们强烈的减肥欲望与疗效不佳的现有减肥药形成大矛盾的今天，开发GLP-1类的减肥药也是一个不二的选择。
2011年GLP-1类似物产品的全球销售额约18亿美元，2015年为39亿美元，复合增长率高达16.82%，但销售额三分之二来自于北美市场。中国GLP-1类似物市场一直不温不火，2015年总销售额不到3亿人民币（利拉鲁肽2.03亿[1]，艾塞那肽4500万[2])，原因可能是国内企业的GLP-1类似物产品尚无获批，价格还没有降下来，利拉鲁肽还未纳入医保，个人降糖成本相对较高。但综合来讲，中国的GLP-1类似物的远期市场前景被看好，主要的增长点会在长效制剂和胰岛素复方制剂上。目前国内GLP-1类似物研发已出现过热之势，未来的十年，GLP-1类似物市场将会是一个“硝烟弥漫的大战场”。
[1] 数据引自Novo nordisk 2015年报，按2015年DKK平均汇率转换，数据涵盖港澳台。
[2] 数据引自IMS，按2015年平均汇率转换。
参考文献
【1】马艳红,刘涛,刘景晶等，胰高血糖素样肽-1及其类似物的研究进展，西北药学杂志，2011,26(6):482-484
【2】BellGI,Sanchez-pescador R,Laybourn PJ,etal．Exon duplication and divergene in the humanpreproglucagoon gene．Nature,1983,204(5294):368-371
【3】LopezLC,Frazier ML,Su CJ,etal．Mammalian pancreatic preproglucagon contains threeglucagon‐relatedpeptides．Proc Natl Acad Sci USA,1983,80(18):5485-5489
【4】李国荣,高如攀,GLP-1及其类似物的研究进展，当代医学 ,2011,17(8):235-237
【5】刘永贵,田红,解学星等，治疗2 型糖尿病的非胰岛素类药物的研究进展，现代药物与临床,2013,28(2):108-113
【6】王友傲,翟艳琴,雷建都等，胰高血糖素样肽-1在乙醇中的聚乙二醇修饰，过程工程学报，2010,10(3):593-597
【7】WHO官网：http://www.who.int/diabetes/facts/world_figures/en/
【8】YangW, Lu J, Weng J et al.Prevalenceof diabetes among men and women in China.NEngl J Med. 2010,362(12):1090-101