从 mRNA Display Hit 到 Enlicitide（4）：一个环肽，怎样开始变成口服药？

从 mRNA Display Hit 到 Enlicitide · 第 4 篇

上一篇：结合得好，还远远不够

稳定还不等于能够口服

在上一篇结束时，D-氨基酸、N-甲基化和第二次环化已经让最初来自 mRNA Display 的 PCSK9 环肽更能抵抗蛋白酶。Compound 79 也提醒了研究团队：稳定性的改善可能同时带来 poor solubility。接下来的问题不再只是“怎样让环肽更稳定”，而是这样一个分子能否真正从肠道进入血液，形成有用的全身暴露。

2021 年的工作延续的是此前建立的双环内酰胺平台和其他 second-generation leads。这是同一化学系列的继续优化，并不意味着 Compound 79 被一步步直接改造成 Compound 35 或 Compound 44。研究人员重新组合此前探索过的环化策略，是为了更强地预组织多肽构象，同时保留已经验证的 PCSK9 结合方式。

从双环平台走向三环

其中一条路线用 olefin cross-link 替代了部分基于酰胺键的双环设计，团队随后把互补的环化策略结合起来，形成三环骨架。Compound 35 是这一思路最清楚的代表，其 PCSK9 抑制活性进入 picomolar 范围。

第三个环并没有为 PCSK9 增加一个新的主要接触点。结构比较显示，它更像是把环肽固定在适合结合的形状上。柔性分子在结合前常要重新整理构象，并为此付出代价；预组织可以减少这种代价。换句话说，新增加的约束并不是又添了一只“抓住”靶点的手，而是让原有的手更经常处在正确位置。

图 1. Compound 35 的经校验化学结构，直接根据 Tucker 等人随论文发布的 SMILES 确定性绘制；淡蓝色标出三个大环所涉及的原子。2021 年研究从此前建立的双环平台与第二代先导继续优化，本图不表示 Compound 79 到 35 的直接化学谱系。

活性已经足够，真正的问题变成了 PK

当活性达到这个水平，继续把结合数字变得更小已经不是最主要的挑战。Compound 35 的被动渗透性很低，口服吸收差，药代动力学和理化性质方面的问题也不是 binding assay 能够回答的。在常规给药载体中，它表现出很少或没有口服生物利用度。

研究团队因此开始把分子设计和制剂设计放进同一个口服递送问题中。论文使用了 Labrasol，构成一种“含渗透促进剂的口服制剂策略”，也就是 enabled formulation。即便如此，Compound 35 在大鼠十二指肠给药后的生物利用度仍低于 1%。Labrasol 不是多肽分子的一部分，三环化本身也没有让分子变成可以自由跨膜的小分子。制剂帮助吸收，包括短暂调节肠道细胞旁通透性；药物化学则仍要提供高活性、高稳定性和合适全身 PK 的分子。

一个暴露在溶剂中的侧链改变了分子的命运

晶体结构显示，一些侧链朝向溶剂，并不直接参与 PCSK9 结合。这些位置因而可以作为性质工程的“把手”：不必重做面向靶点的表面，也有机会改变极性、溶解度、转运体行为或清除率。

Compound 39 在这样的位置引入 amino-PEG side chain。它保留了活性，同时改善极性与溶解度，减弱了与有机阴离子转运多肽（OATP）相关的不利行为，降低清除率并延长半衰期；在论文报告的检测条件下，也没有重新引入此前的 mast-cell degranulation 风险。这里的启示超出了某一个取代基：真正决定一个药物能否继续向前走的结构变化，并不一定发生在它与靶点接触的地方。

Compound 44 沿着同一思路，以含季铵盐的 PEG 样侧链进一步调整整个分子的理化性质与药代动力学，而不是为 PCSK9 新增结合点。它保留 picomolar 活性，并在论文所用检测中表现出完整的蛋白酶稳定性和食蟹猴全血稳定性；在测试范围内未见有意义的 OATP1B1 抑制，在测试条件下也未见大鼠 mast-cell degranulation 信号，整体 PK 得到改善。

图 2. Compound 35 与 Compound 44，均由 RDKit 根据 2021 论文 ACS 官方补充材料中的 SMILES 重新排版绘制。浅橙色区域是 Compound 44 接在溶剂暴露性质工程位点上的含季铵盐 PEG 样侧链；立体化学、成环连接、linker topology 与侧链均对照机器可读来源及论文 Scheme 10 核验。

2.9% 的口服生物利用度，够不够？

食蟹猴以 30% Labrasol/PBS 增强型制剂单次口服 1 mg/kg Compound 44 后，口服生物利用度约为 2.9%。这是低但可重复的口服生物利用度，不是一个“很高”的比例，也不证明多肽本身能够高效地被动穿过肠上皮。它证明的是：经过谨慎优化的分子与含渗透促进剂的制剂配合，可以共同产生可测量、可利用的全身暴露。

这个比例为什么仍然可能有意义？口服药的目标并不是得到一个漂亮的 %F 数字，而是获得足够且可重复的 exposure，使靶标结合达到药效要求。Compound 44 同时具备极高活性、较低清除率、足够的体内持续性和制剂帮助下的吸收。对这个特定的 PCSK9 大环肽系列来说，有治疗意义的暴露因此不一定要求达到传统小分子式的口服生物利用度。

药效结果让这一区别变得具体：口服后的最初数小时，自由或未结合 PCSK9 约下降 80%，之后仍保留显著的 target engagement。这是口服给药的靶标结合证据。另一组静脉给药研究中，Compounds 44/49 得到了超过 50% 的最大 LDL-C 降低，并帮助建立 PK、靶标结合与 LDL-C 之间的整体关系。两组证据不能合并成“Compound 44 单次口服已经直接证明同一套完整 LDL-C endpoint”的结论。

口服多肽不一定需要变成“小分子”

Compound 44 让这个项目中的“口服”有了更准确的含义。药物化学提供 picomolar 活性、蛋白酶稳定性，以及足以利用少量吸收部分的全身 PK；Labrasol 制剂帮助这部分分子跨越肠道屏障。任何一边单独拿出来，都不是完整答案。

到这里，研究团队第一次把高活性、蛋白酶稳定性、改善的 PK、制剂帮助下的肠道吸收，以及灵长类中强烈的 PCSK9 靶标结合放到了同一个分子—制剂实验中。“口服大环 PCSK9 抑制剂”由一个吸引人的概念，变成了得到实验支持的可能性。

但 Compound 44 不是 MK-0616，也不是 Enlicitide；2021 年论文并没有确定最终临床候选物。当项目继续向开发阶段推进，制剂相容性、理化稳定性、溶解度、制造与可放大的合成路线还会带来新问题。一个已经能够口服的环肽，为什么还不能直接成为临床候选药物？

下一篇：从 mRNA Display Hit 到 Enlicitide（5）：从口服 PoC 到真正的药物

系列阅读： 第 1 篇：故事从一次筛选开始｜第 2 篇：第一次“看见”环肽如何结合 PCSK9｜第 3 篇：结合得好，还远远不够｜第 4 篇｜多肽药物

科学来源与相关阅读

Tucker TJ, Embrey MW, Alleyne C, et al. A Series of Novel, Highly Potent, and Orally Bioavailable Next-Generation Tricyclic Peptide PCSK9 Inhibitors. Journal of Medicinal Chemistry. 2021;64:16770–16800. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.1c01599

Alleyne C, Amin RP, Bhatt B, et al. Series of Novel and Highly Potent Cyclic Peptide PCSK9 Inhibitors Derived from an mRNA Display Screen and Optimized via Structure-Based Design. Journal of Medicinal Chemistry. 2020;63:13796–13824. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.0c01084

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