药学学报

GLP-2 & anal.	Binding		Activation
rGLP-2	2.2	49.2		14.0	28.4
h[Gly²]	4.8	42.9	9.2	27.2
h[D-Ala²]	3.1	46.3	7.2	18.9
h[Pro²]	6.6	228.0	5.1	21.0
h[Gly², Ala⁵]	5.7	569.0	5.8	18.0
h[Gly², Ala¹⁶]	0.2	89.0	1.7	27.2

GLP-2 & anal.

Binding

Activation

IC₅₀-1/pmol·L^-1

IC₅₀-2/nmol·L^-1

EC₅₀/nmol·L^-1

E_max ^a

rGLP-2

2.2

49.2

14.0

28.4

h[Gly²]

4.8

42.9

9.2

27.2

h[D-Ala²]

3.1

46.3

7.2

18.9

h[Pro²]

6.6

228.0

5.1

21.0

h[Gly², Ala⁵]

5.7

569.0

5.8

18.0

h[Gly², Ala¹⁶]

0.2

89.0

1.7

27.2

GLP-2 & anal.	Binding		Activation
rGLP-2	2.2	49.2		14.0	28.4
h[Gly²]	4.8	42.9	9.2	27.2
h[D-Ala²]	3.1	46.3	7.2	18.9
h[Pro²]	6.6	228.0	5.1	21.0
h[Gly², Ala⁵]	5.7	569.0	5.8	18.0
h[Gly², Ala¹⁶]	0.2	89.0	1.7	27.2

GLP-2 & anal.

Binding

Activation

IC₅₀-1/pmol·L^-1

IC₅₀-2/nmol·L^-1

EC₅₀/nmol·L^-1

E_max ^a

rGLP-2

2.2

49.2

14.0

28.4

h[Gly²]

4.8

42.9

9.2

27.2

h[D-Ala²]

3.1

46.3

7.2

18.9

h[Pro²]

6.6

228.0

5.1

21.0

h[Gly², Ala⁵]

5.7

569.0

5.8

18.0

h[Gly², Ala¹⁶]

0.2

89.0

1.7

27.2

治疗罕见病短肠综合征的替度格鲁肽研制

PDF下载

郭宗儒

药学学报 | 新药发现与研究实例简析 2026,61(1): 311-314

收起

药学学报 |新药发现与研究实例简析 2026 , 61 (1) : 311 -314

治疗罕见病短肠综合征的替度格鲁肽研制

全屏

郭宗儒

作者信息

中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所, 北京 100050

Affiliations

出版时间: 2026-01-12 doi: 10.16438/j.0513-4870.2024-0665

文章导航

引用本文

郭宗儒. 治疗罕见病短肠综合征的替度格鲁肽研制. 药学学报, 2026 , 61 (1) : 311 -314 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2024-0665

. Acta Pharmaceutica Sinica, 2026 , 61 (1) : 311 -314 . DOI: 10.16438/j.0513-4870.2024-0665

正文

收起

1　引言: 必要的生物学知识

收起

哺乳类动物消化系统的胰高血糖素原(proglucagon) 是由158个氨基酸组成的多肽, 作为底物在具有组织特异性的转化酶(PC) 作用下, 产生一组胰高血糖素原的肽类激素(PGDPs), 因而这些肽类激素具有组织特异性: 转化酶PC1和PC3在肠分泌细胞中催化生成胰高血糖素样肽1和2 (GLP-1和GLP-2)。转化酶PC2在胰岛细胞产生胰高血糖素(glucagon)。当血液中葡萄糖水平和(或) 营养物发生变化时, 内分泌细胞就分泌PGDPs, 例如胰岛产生胰高血糖素, 肠细胞产生GLP-1和GLP-2, 通过刺激相应的受体(都是GPCR) 以多途径方式调控葡萄糖平衡和能源的吸收。图1简要说明PGDPs与胰高血糖素原的组成关系(Sinclair EM, Drucker DJ. Proglucagon-derived peptides: mechanisms of action and therapeutic potential. Physiology, 2005, 20: 285-365)。

功能性实验证明这些肽类受体是研制药物的靶标, 胰高血糖素受体拮抗剂和GLP-1受体激动剂都已有上市药物治疗糖尿病和肥胖病。而GLP-2受体激动剂首创性药物替度格鲁肽则有完全不同的适应症。本文简述它的研制过程。

2　好奇心和研究精神促进了GLP-2的功能发现

收起

20世纪80年代在哈佛作访学的Drucker与其导师Habener发现肠胰高血糖素原(proglucagon) 可产生两种肽, 并证明其中一个是强效促进胰岛分泌胰岛素以调节血糖的多肽, 并定名为胰高血糖素样肽-1 [GLP-1(7-37)] 和[GLP-1(7-36-酰氨)] (Drucker DJ, Philippe J, Mojsov S, et al. Glucagon-like peptide I stimulates insulin gene expression and increases cyclic AMP levels in a rat islet cell line. Proc Natl Acad Sci U S A, 1987, 84: 3434-3438)。当时还明确阐述GLP-1能够降低血糖而申请了专利。但对另一肽分子没有进一步研究。

Drucker回到多伦多大学, 继续阐明DNA序列和负责调控胰高血糖素原基因转录进行实验研究。为了构建能够表达肠道源自胰高血糖素原的多肽(PGDPs) 的稳定细胞系, 使用转基因小鼠选择性靶向SV40 T抗原, 构建了PGDPs在脑、胰岛细胞以及小肠和大肠的一些内分泌细胞中转基因表达。这种胰高血糖素SV40 (GLUTag) 小鼠在饲养中体重减轻, 停止进食。尸检表明, 多数小鼠出现胰腺内分泌细胞增生, 并且都在大肠中出现内分泌肿瘤(Lee YC, Asa SL, Drucker DJ. Glucagon gene 5′-flanking sequences direct expression of SV40 large T antigen to the intestine producing carcinoma of the large bowel in transgenic mice. J Biol Chem, 1992, 267: 10705-10708)。GLUTag肿瘤细胞可用于体外克隆PGDPs的肠内分泌细胞系, 该细胞系不仅高表达胰高血糖素原, 还可以调节GLP-1和GLP-2的分泌。

3　阐明GLP-2促肠增长作用

收起

更重要的是, 在裸鼠皮下接种GLUTag细胞发生肿瘤的过程中, 发现内源性胰腺PGDPs基因表达受到抑制, 而小肠和大肠却显著增大。即使将产生PGDPs的细胞系接种传代, 肠道的增大可代代发生, 从而发现了PGDPs的发生和肠道生长之间存在着密切关联。

研究者建立了与产生PGDPs相关的肠道快速生长模型, 与Allelix公司合作, 研制治疗某些肠道疾病的药物。

首先要确定的是, 由胰高血糖素原、GLP-1、GLP-2、胰高血糖素(69肽) 和中间肽等组成的PGDPs, 究竟哪(几) 个组分是促进肠道增长因素。遂将上述这些单体分别注射到小鼠体内, 发现只有GLP-2能够促进各种品系小鼠的肠道生长, 而且所有年龄段的小鼠都存在剂量依赖的促肠道营养作用, 因而聚焦了GLP-2具有促进肠道生长和治疗某些肠道疾患的这种作用(Tsai CH, Hill M, Drucker DJ. Biological determinants of intestinotrophic properties of GLP-2 in vivo. Am J physiol, 1997, 272: G662-G668)。

4　GLP-2的生理功能和序列结构

收起

胰高血糖素样肽-2 (1, GLP-2) 是由肠上皮L细胞分泌的33肽。输注GLP-2后30~60 min内, 可增加大鼠和猪的肠道己糖转运并减少胃排空。啮齿类动物连续数天服用GLP-2, 由于刺激隐窝细胞增殖和抑制绒毛肠细胞凋亡, 可使小肠上皮扩张。GLP-2还可预防与肠外营养相关的肠道发育不全, 并增强大鼠小肠切除后对肠切除的内源性适应性反应。在肠道炎症模型中GLP-2也呈现修复作用, 并且对实验性肠炎小鼠小肠和大肠中的上皮损伤有改善作用。这些实验为制定GLP-2类药物的适应症提供了启示和依据。

GLP-2的作用靶标是GLP-2受体(GLP-2R), 是由7跨膜结构域组成的G蛋白偶联受体, 细胞外的N端有较大的结合域与GLP-2结合, 经信号转导该激动作用增加了环磷酸腺苷(cAMP) 的表达。此外, 研究表明在不同的组织中GLP-2R的序列有所不同, 因而与GLP-2的不同构象(杂泛性) 结合的模式有区别, 产生不同的效应。GLP-2与GLP-1虽然都源自胰高血糖素原, 但两个激素出自不同的区段, 序列差异较大(图2), 因而生理功能和药理效用不同。人体GLP-2 (hGLP-2) 与大鼠rGLP-2的差异只是Ala¹⁹与Thr¹⁹之别。

5　GLP-2的结构变换

收起

5.1　活性评价

从两个方面评价GLP-2及其类似物的药理活性: 一是与GLP-2受体(GLP-2R) 结合作用, 另一是对GLP-2R激动作用而导致cAMP生成量。测定结合作用的材料是用大鼠GLP-2受体稳定转染的BHK细胞膜。缓冲液中加入10×10⁷个BHK细胞, 匀浆后离心, 上清液(富含膜受体) 蛋白质浓度用Lowry法测定, 储存于-80 ℃待用。

一定量的¹²⁵I标记His¹-rGLP-2 (示踪剂) 溶于孵育缓冲液中, 加入新鲜解冻的膜蛋白(GLP-2R) 缓冲液, 混合, 振荡孵育2 h。离心终止反应。用Tris缓冲液洗涤膜沉淀3次, 测定沉淀部分中结合的放射性蛋白量。为了消除¹²⁵I标记的rGLP-2与GLP-2R非特异性结合, 要测定含有1.3% ¹²⁵I标记的1 μmol·L^-1非标记的受试肽的放射性, 扣除非特异性结合的放射性经计算得到受试物对DLP-2R的结合活性。

测定cAMP生成量是评价受试物对GLP-2R激动作用所产生的功能强度。用表达rGLP-2R的BHK细胞测定cAMP水平。将受试肽、含有100 μmol·L^-1的3-异丁基-1-甲基黄嘌呤缓冲液与细胞在37 ℃孵育10 min, 每个实验同时进行无受试物的对照实验。无水乙醇终止反应, 将细胞匀浆, 用cAMP放射免疫试剂盒测定cAMP含量, 计算EC₅₀。

5.2　纵向和横向氨基酸扫描及构效关系

鉴于GLP-2的2-位氨基酸是生物活性和体内降解(DPP-4剪切) 的关键位点, 用天然氨基酸和合成的非天然氨基酸置换Ala², 序列中其他位置的残基不变, 合成一系列2位不同氨基酸的GLP-2, 测定对GLP-2受体结合强度和信号转导能力。非天然氨基酸包括有l-戊氨基酸、β-丙氨酸、D-丙氨酸、磷酸酪氨酸、α-氨基丁酸、去甲基缬氨酸和苯甘氨酸等。

结果表明, 多数目标物都有较强的结合GLP-2R作用, 如图3a所示。然而对受体激活的强度(cAMP生成量) 表明, 变换2位氨基酸大都效果较差, 只有天然氨基酸Gly、Ile和Pro以及非天然的α-氨基丁酸、D-Ala和nor-Val增强了GLP-2R功能性活性(图3b)。因此说明2位的氨基酸虽然不是受体结合的关键位点, 但对激动GLP-2R和cAMP的生成有重要影响。图3a、b显示的强结合性与高激动活性的化合物之间相关性不高。

用丙氨酸分别替换GLP-2序列中的氨基酸残基(丙氨酸扫描), 除了Gly2和在位置18和19原本是Ala残基外, Ala依此取代h[Gly2]GLP-2中所有位置的天然氨基酸。结果表明, 序列的第5、6、17、20、22、23、25、26、30和31位氨基酸被丙氨酸置换导致GLP-2R结合减弱(图4a), 这与2位变换氨基酸大都保持结合作用是不同的。然而Thr12Ala和Asp21Ala的变换仍保持正常的GLP-2R结合, 但明显减少了cAMP的产生(图4b)。此外, His1Ala和Asp3Ala对受体结合作用影响不大, 但显著降低了受体激活。GLP-2的N端游离氨基对于信号转导也至关重要。

图4显示有数种化合物比hGLP-2受体结合和/或cAMP生成活性增强或持平, 例如h[Gly2]GLP-2、h[d-Ala2] 和h[Pro2]-GLP-2。代表性的化合物对GLP-2R结合作用、激动活性和产生cAMP最大效应(E_max) 列于表1。

分析表1构效关系如下: ①天然配体GLP-2与受体发生双位点结合, 两个结合力相差上万倍, 高亲和力IC₅₀-1 = 2.2 pmol·L^-1 (太强了), 低亲和力IC₅₀-2 = 49.2 nmol·L^-1 (也不低)。cAMP生成量表征对rGLP-2的受体激活功能EC₅₀为14.0 nmol·L^-1, 产生最大功能效应(E_max) 的cAMP量为28.4 pmol cAMP/mg蛋白质。②序列2的Ala换作Gly(h[Gly2]GLP-2), 与hGLP-2R结合强度和激活作用与天然配体GLP-2大致相同, IC₅₀-1和-2值分别为4.8 pmol·L^-1和42.9 nmol·L^-1, EC₅₀和E_max分别为9.2 nmol·L^-1和27.2 pmol cAMP/mg蛋白。③ h[d-Ala2] 和h[Gly², Ala¹⁶] 的结合与激活活性虽然略强于天然配体rGLP-2, 但产生最大效应值E_max低于rGLP-2。④ Pro2置换的h[Pro2]GLP-2激活GLP-2R强于rGLP-2, 但产生最大效应量E_max也不如rGLP-2。⑤变换两个位点的化合物h[Gly², Ala¹⁶] GLP-2结合与激活活性虽然强于h[Gly²] GLP-2, 最大效用值却是相同的, 所以未见明显优势(DaCambra MP, Yusta B, Sumner-Smith M, et al. Structural determinants for activity of glucagon-like peptide-2. Biochemistry, 2000, 39: 8888-8894)。

6　候选化合物的药代动力学和批准上市

收起

h[Gly2]GLP-2被选定为候选化合物, 这个最初由多伦多大学与英国Allelix公司合作的项目, 后由日本武田定名为替度格鲁肽(teduglutide) 进行研发。这个重组的人胰高血糖素样肽2类似物由于在33肽中只作了Ala2Gly变换, 其与GLP-2R的结合强度与激活功能几乎与天然配体GLP-2相同, 但也恰恰由于将DPP-4酶剪切位点His¹-Ala²改变为His¹-Gly², 显著改变了酶的识别和降解作用, 使得血浆半衰期由天然配体的t_1/2 = 7 min延长到替度格鲁肽t_1/2 = 1.3 h, 进入了临床试验。

研制GLP-2R激动剂, 从机制上确定了替度格鲁肽有可能调节胃肠道内衬细胞的功能和维持结构完整性, 因而批准临床试验治疗依赖肠外支持(PS) 的短肠综合征(SBS) 患者。所谓短肠综合征是由于不同原因造成小肠吸收面积减少而引起的临床症候群, 例如由于小肠广泛切除、小肠短路手术造成保留肠管过少, 小肠的大量丢失导致维持生命所需的液体和营养吸收障碍、腹泻和营养匮乏等, 严重者危及生命。

替度格鲁肽进行了群体药代动力PK和暴露反应分析, 表明具有一级吸收和线性消除的一室模型。SBS患者服用替度鲁肽学的表观清除率(CL)、分布容积(V) 和消除半衰期(t_1/2) 分别为16.0 L·h^-1、33.9 L和1.47 h。经III期临床试验证明替度格鲁肽是治疗短肠综合征的有效药物。作为首创性药物(FIC) 于2012年上市。我国于2014年也上市了武田的这一产品。

参考文献

收起

文献

收起

参考文献引证文献

排序方式：

2026年第61卷第1期

PDF下载

115

引用本文

BibTeX

文章信息

doi: 10.16438/j.0513-4870.2024-0665

首发时间：2026-09-21
出版时间：2026-01-12

补充材料

相关文章

文章信息

作者

出版历史

基金

作者信息

中国医学科学院、北京协和医学院药物研究所, 北京 100050

参考文献

分享链接

https://castjournals.cast.org.cn/joweb/yxxb/CN/10.16438/j.0513-4870.2024-0665

分享至

全文二维码

扫描看全文

引用本文

BibTeX

本文的引用情况

2种不同金属材料的力学参数

科 Family	属数 Number of genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)	属 Genus	种数 Number of species	占总种数比例 Percentage of total species (%)
鹅膏菌科Amanitaceae	2	11	5.26	鹅膏菌属 Amanita	10	4.78
小菇科 Mycenaceae	2	12	5.74	丝盖伞属 Inocybe	5	2.39
多孔菌科 Polyporaceae	8	14	6.70	蜡蘑属 Laccaria	5	2.39
红菇科 Russulaceae	3	23	11.00	小皮伞属 Marasmius	6	2.87
				小菇属 Mycena	11	5.26
				光柄菇属 Pluteus	5	2.39
				红菇属 Russula	17	8.13
				栓菌属 Trametes	5	2.39

关闭全屏

BibTeX
EndNote
RefWorks
TxT