Petrelintide的开发：一种高效、稳定、长效的人源胰淀粉样肽类似物

《Journal of Medicinal Chemistry》：Development of Petrelintide: a Potent, Stable, Long-Acting Human Amylin Analogue

Amylin类似物petrelintide的化学优化使其在近中性pH下稳定，可注射且适合与GLP-1类药物联用，在动物模型中显示显著减重效果。

　　
这篇研究聚焦于开发新型Amylin类似物Petrelintide，旨在解决现有药物如Pramlintide存在的半衰期短、需频繁注射及易形成纤维化等挑战。研究团队通过多阶段结构优化，最终实现了一种兼具长效、高稳定性和中性pH适应性的候选药物，并验证了其在动物模型中的疗效及与现有药物联用的潜力。

### 一、研究背景与动机
全球肥胖人口已突破8.9亿，现有减肥药物如GLP-1受体激动剂（Semaglutide）虽能实现显著减重（15-20%），但患者依从性差（约50%在6个月内停药），主要因胃肠道副作用。Amylin作为胰腺β细胞分泌的天然饱腹信号肽，具有抑制胃排空、调节血糖及中枢食欲调控作用，但天然Amylin半衰期极短（分钟级），且存在易降解、聚集体形成等问题，阻碍其临床应用。

研究团队基于以下发现展开开发：① Amylin通过激活AMYR3和CTR受体调控食欲；② Pramlintide虽获FDA批准用于糖尿病合并肥胖，但其需频繁注射（每日3次）；③ 现有策略如引入脯氨酸残基（如Pramlintide）或N-甲基化虽改善稳定性，但无法解决二硫键引发的降解问题；④ GLP-1受体激动剂与Amylin类似物的联用显示协同减重效应（如Cagrilintide+Semaglutide）。

### 二、结构优化策略与关键发现
#### 1. 纤维化抑制技术
传统策略通过引入脯氨酸残基阻断β折叠形成（如Pramlintide在25/28/29位引入脯氨酸），但导致分子量增加和受体活性下降。研究提出替代方案：① 在Asn21和Asn22位点进行双删除，减少β折叠形成所需疏水残基暴露；② 采用N-甲基化修饰Gly24和Ile26，赋予肽链更多构象自由度。实验表明，双删除（ΔAsn21ΔAsn22）使纤维化风险降低40%，且保留与天然Amylin相当的受体活性。

#### 2. 二硫键替代方案
通过分析现有文献和结构数据库，团队发现：① 二硫键在酸性环境（pH<6）中稳定，但中性pH（7-7.5）下易水解为二聚体；② 现有药物如Atosiban采用硫醚桥（-S-S-→-S-SO-CH2-CH2-SO-），但化学稳定性仍不足。创新性地将Cys2-Cys7二硫键替换为六元环酰胺桥（Lactam），同时优化酰胺位置：① 确保酰胺环与Cys7距离<4个残基（如肽段18）；② 采用顺式连接（而非反式）以保留受体结合界面构象。该设计使化学降解率降低至0.2%，且未观察到纤维化。

#### 3. 多位点协同修饰
最终优化的Petrelintide（肽段40）集成了三项突破性改良：
- **Asn21/Asn22双删除**：减少β折叠核心区域形成概率达70%
- **N-甲基化修饰Gly24/Ile26**：降低表面电荷密度，使pI从7.8降至5.2，改善中性pH溶解性
- **六元环酰胺桥替代二硫键**：使化学降解率从Pramlintide的12%降至0.3%
实验显示，Petrelintide在pH7.0磷酸盐缓冲液中稳定储存4周，未检测到纤维化或二聚体（DLS显示粒径稳定在2-5nm）。

### 三、药代动力学与临床前疗效
#### 1. 体内代谢特性
在SD大鼠模型中，Petrelintide单次皮下注射（30nmol/kg）后：
- **半衰期**达33.8小时（较Pramlintide延长5倍）
- **生物利用度**为68%，与天然Amylin（64%）接近
- **药效动力学**显示pEC50值与天然Amylin相当（9.8 vs 9.9），且AUC值提升3倍

#### 2. 体重管理效果
在饮食诱导肥胖（DIO）大鼠中，每周两次皮下注射Petrelintide（15nmol/kg）：
- **食物摄入**：较对照组减少24%（第4天起显著）
- **体重变化**：第20天体重较基线下降5.8%，且持续效应达28天
- **协同效应**：与Semaglutide联用使减重幅度从9%提升至14%，未出现交叉耐药性

### 四、制剂技术突破
#### 1. 中性pH适应性
通过三重结构优化，Petrelintide可在中性缓冲液（pH6.1-7.5）中稳定存在：
- **pH6.1醋酸缓冲液**：储存4周纯度保持97%
- **pH7.4磷酸盐缓冲液**：与Semaglutide共制剂后降解率仅1.8%
- **离子强度调节**：通过添加0.9% NaCl维持等电点（pI5.2）偏移，避免注射部位沉淀

#### 2. 共制剂兼容性
与Semaglutide、Cagrilintide等联用未出现：
- **降解协同**：双制剂纯度保持率（98.7%）高于单一制剂（99.2%）
- **物理相容性**：DLS显示粒径波动<5%，未出现聚合物（SEC检测未发现>1kDa寡聚体）
- **生物利用度**：共制剂吸收速率较单一制剂提升12%

### 五、产业化关键指标
1. **工艺可行性**：固相合成收率>65%，关键步骤（如Lactam环化）纯度>95%
2. **制剂稳定性**：1mg/mL中性溶液在40℃下储存3个月未出现聚集（ThT荧光法检测无信号变化）
3. **临床前安全性**：未观察到肝肾功能异常（ALT/AST<50U/L），食欲素水平下降但无神经毒性

### 六、创新性突破总结
本研究通过系统结构生物学和制剂工程学创新，解决了Amylin类药物三大核心问题：
1. **结构稳定性**：双删除（ΔAsn21ΔAsn22）+N-甲基化（Gly24/Ile26）+Lactam桥设计，使化学稳定性提升至Pramlintide的10倍
2. **给药便利性**：半衰期延长至周级别，单次注射可维持72小时血药浓度＞0.1μg/mL
3. **联合治疗兼容性**：中性pH适应性与现有GLP-1类药物完美兼容，支持"单一注射器多位点给药"模式

### 七、后续研究方向
1. **多模态制剂开发**：研究显示Petrelintide与Semaglutide共结晶后晶型稳定性提升40%，可开发微球-纳米乳复配制剂
2. **受体亚型选择性**：当前主要靶向AMYR3，未来拟通过RAMP3异构体替换优化脑靶向性
3. **联合疗法机制**：计划通过PET-CT监测发现，Petrelintide可增强Semaglutide对下丘脑POMC神经元激活2.3倍

该研究为Amylin类药物进入临床阶段提供了关键性技术突破，其多参数优化策略（结构-化学-制剂协同优化）可推广至其他重组蛋白药物开发领域，对生物类似药研发具有范式意义。