从 mRNA Display Hit 到 Zilucoplan（2）：两个命中分子，怎样拼成更稳定的环肽？
Compound 1 活性较强，却在线性结构中暴露出血浆稳定性问题；Compound 2 活性稍弱，但已经形成环肽。研究团队把两者的结构特点结合起来，得到 Compound 32，再通过环化方式和易降解位点的优化继续推进。
从 mRNA Display Hit 到 Zilucoplan · 第 2 篇
活性更强的那个，为什么还不够？
上一篇中，研究团队从 mRNA Display 筛选得到两个 C5 抑制剂起点。Compound 1 的活性更强，在红细胞溶血实验中的 IC₅₀ 为 12 nM；Compound 2 的 IC₅₀ 为 27 nM，虽然数值稍弱，却已经通过两个半胱氨酸和二甲苯类连接基团形成环状结构。这里的 IC₅₀ 来自功能性 C5 抑制实验，并不是分子与 C5 的结合亲和力。
Compound 1 的线性结构带来两个具体问题：第 2 位半胱氨酸容易氧化并形成二聚体；第 12 位苯甘氨酸在常规偶联和脱保护条件下容易发生差向异构化，生成难以分离和表征的异构体。血浆稳定性实验也显示，孵育 24 小时后，Compound 1 在人血浆中仅剩约 9%，在小鼠血浆中约剩 4%。直接把它环化的尝试没有成功。研究人员面对的因此不只是“怎样提高活性”，还包括如何改变结构，让分子能够更稳定地存在。
把两个命中分子的特点合在一起
Compound 2 提供了一个可以利用的环状结构。研究团队将它的 N 端环状部分与 Compound 1 的 C 端部分组合，设计出由 15 个氨基酸组成的 Compound 32。它在红细胞溶血实验中的 IC₅₀ 为 9 nM，仍保持较强活性；在人血浆中孵育 24 小时后，约 95% 的分子保持完整。相比 Compound 1，这项结果显示出明显的稳定性改善。
这项改造并没有让所有问题同时消失。Compound 32 在大鼠血浆中孵育 24 小时后仅剩约 2%。论文作者认为，这可能与不同物种的酶促降解差异有关。这个结果也提醒我们，体外血浆稳定性不能直接等同于体内药代表现；一个分子在人体样本中稳定，并不意味着它在其他物种或体内环境中也会有相同表现。
图 1. Compound 32 结合了 Compound 2 的环状头部与 Compound 1 的尾部。颜色表示结构来源和需要关注的位置，不代表已经证实的 C5 结合位点。
稳定性提高后，新的降解位点又出现了
研究团队随后继续调整环化连接方式。经过一系列比较，他们选择了由赖氨酸和天冬氨酸形成内酰胺环的 Compound 37。这个设计在红细胞溶血实验中保持了较强活性，IC₅₀ 约为 5 nM；采用内酰胺连接也有助于避免含硫连接方式可能带来的氧化还原问题。
代谢分析发现，Compound 37 的环外天冬氨酸附近仍存在蛋白酶切割位点，C 端酰胺也会发生脱酰胺。研究人员因此在第 7 位引入 N-甲基天冬氨酸，并把 C 端酰胺改为羧酸，得到 Compound 38。它的 IC₅₀ 降至 0.9 nM；孵育 4 小时后，人、猴和大鼠血浆中分别剩余约 84%、62% 和 88%。这一步既提高了功能性抑制活性，也针对前一步发现的降解问题作了具体修改。
图 2. Compound 37 与 Compound 38 的结构比较。突出显示内酰胺环、第 7 位 N-甲基天冬氨酸，以及 C 端酰胺到羧酸的变化；这些结构变化分别对应环化方式选择和代谢弱点优化。
Compound 38 是深入表征的重要阶段，但不能直接等同于最终药物 zilucoplan。后续猴静脉给药研究测得的半衰期约为 20.7 小时，为继续朝每日一次皮下注射的目标开发提供了依据。下一篇将从这里接着讲：研究团队如何通过脂质化、白蛋白结合和间隔臂设计，进一步调整分子的体内暴露。
下一篇： 怎样把环肽变成每日一次的皮下注射药？
科学来源
Ye P, Hammer RP, Wang Z, et al. Discovery of Zilucoplan: A Complement C5 Inhibitor for Treatment of Anti-Acetylcholine Receptor (AChR) Antibody-Positive Generalized Myasthenia Gravis (gMG). Journal of Medicinal Chemistry. 2025;68(24):25772–25782. https://doi.org/10.1021/acs.jmedchem.5c02537