随着制药行业寻找新颖的给药方式和途径，以安全有效地将药物递送给患者，一种特定的治疗类别正在生物技术公司和大型制药公司中引起广泛关注——但它并非新事物。事实上，它已经存在了一个多世纪。
自1920年代胰岛素首次用于治疗糖尿病以来，天然来源的多肽的使用已演变为包含非天然氨基酸和主链修饰，并向合成治疗药物发展。历史上，多肽研究因药物的口服生物利用度低、半衰期短而受到抑制，然而，技术的进步使科学家能够增强多肽的功能，并合成用于特定目的的新型多肽。截至2004年，全球已有超过80种多肽药物获批，自2000年以来，已有超过30种非胰岛素多肽治疗药物进入市场。
多肽是一门大生意，全球多肽治疗药物市场在2024年估计为1172.6亿美元，预计到2030年将达到2602.5亿美元。凭借其高特异性、精准的靶向能力以及定制设计的机会，多肽已成为许多制药和生物技术组织的核心焦点。一类特定的多肽目前正在对市场产生重大影响：GLP-1类似物药物近年来获得了高度认可，已被证明在治疗慢性肥胖和体重管理方面非常有益。这些药物以多种商品名销售，包括司美格鲁肽、替尔泊肽和利拉鲁肽。其他同类药物的管线非常强大，追随者类似物希望利用市场潜力，并寻求其他适应症，包括非酒精性脂肪性肝炎（NASH）和阿尔茨海默病。
合成多肽对药物开发者的吸引力在于，它们可以设计成靶向特定受体，从而最大化治疗效果，同时最小化副作用。这允许更精确的治疗，并支持个性化药物的开发。此外，它们用途广泛，天然存在的多肽在众多生理过程中发挥作用。因此，多肽药物可应用于广泛的治疗领域，包括HIV、慢性疼痛、短肠综合征和许多其他适应症，并以多种方式给药，包括注射、口服制剂等。
多肽的定制化
多肽工程和优化支持创建针对特定适应症或通路的新药，并增强稳定性、生物利用度等物理特性。例如，CB1是一种源自天然存在的天蚕素B的定制多肽，旨在靶向肺癌细胞，同时避开健康肺细胞。
现代多肽治疗药物通常通过两种方式之一开发：多肽合成或使用生物途径。在多肽合成中，氨基酸通过化学方法组装以形成多肽链，而生物途径则涉及细胞培养以表达然后提取所需的多肽。
最常见的合成方法之一是固相多肽合成（SPPS），它在固体树脂载体上构建氨基酸序列。该过程使用一系列反应，其中一个氨基酸的羧基与多肽链中前一个氨基酸的氨基连接。侧链和末端的各种反应性基团必须进行化学保护，以防止在合成过程中发生副反应和产生不需要的副产物。每一步之后，必须用溶剂洗涤树脂，以去除之前偶联步骤中的任何过量试剂。这确保了后续步骤的纯度水平保持较高，并且没有残留的氨基酸，这些残留氨基酸可能会干扰后续的偶联步骤或导致二聚化。
合成可以在柱式反应器或搅拌釜中进行，技术已经发展到允许使用自动化合成仪（例如微波辅助多肽合成仪）比以前更高效地构建多肽。
合成后，产物从树脂上裂解以分离出活性成分，然后需要进一步的纯化步骤（几乎总是色谱法）来去除任何副产物并分离出最终的多肽药物。
除了化学合成，治疗性多肽还可以通过多种生物方法制备，例如从天然来源中提取生物活性多肽、酶法合成、发酵和重组DNA技术。
常用的蛋白质生产系统包括源自细菌、杆状病毒/昆虫细胞、哺乳动物细胞和酵母的系统，然而，每种特定应用都取决于正确表达系统的选择和优化。
多肽合成和生物定制方法在某些用例中都可能是有益的。生物途径具有翻译后修饰等优势，可以支持更复杂的结构，并且被视为一种更环保的解决方案。在细胞系统内克隆和表达基因的过程可能需要时间来开发，这是一个显著的缺点。
然而，化学多肽合成，特别是对于只需要短肽序列的应用，通常是前进的最佳途径。该方法更具成本效益，对序列的精确控制更强，稳定性更高，开发速度更快。尽管这条途径确实为开发人员提供了获取非天然多肽的途径，但需要翻译后修饰（如糖基化）的相互作用很难通过合成方法实现，并且在产品中创建二硫键也具有挑战性。
多肽合成在每一步都使用过量的试剂以确保完全偶联。然而，每一步的工艺优化对于降低副反应风险以及最大化效率至关重要，例如，如果偶联一个昂贵的非天然氨基酸作为构建模块。在SPPS过程中，最终产物的纯度在完成所有偶联并将产物从树脂上裂解分离之前是未知的。这意味着大多数适用于标准化学合成的“过程中”测试方法不适用于SPPS，因此使用Kaiser测试在每一步进行监测，该测试检测游离氨基的存在，并指示每个偶联和脱保护步骤的进展。
分析
由于多肽占据着小分子和生物制品之间的独特空间，这带来了独特的监管挑战，尽管相关机构正在积极努力缩小这一监管差距，但这留下了一个需要持续警惕的动态格局。最近，欧洲药品管理局（EMA）和美国食品药品监督管理局（FDA）都发布了重要的新指南草案和USP章节，以解决化学、制造和控制（CMC）的特定方面，重新关注批准所需的严谨性。
在此框架内，杂质谱至关重要。值得注意的是，合成多肽被排除在ICH Q3A的范围之外，这意味着其标准杂质阈值不适用。这导致了地区差异；例如，EMA参考欧洲药典中的阈值，而FDA可能不认可，而是选择逐案评估。这一现实要求一个稳健的、具有全球视野的杂质控制策略，因为任何新的或显著的杂质都可能成为批准的主要障碍。
满足全球监管机构的要求依赖于复杂的分析策略来证明产品的特性、纯度、稳定性和安全性。这需要一套全面的正交方法来构建完整的质量图像。为了明确无疑地证明分子的特性和结构，一系列技术是必不可少的。质谱（MS）和氨基酸分析确认了精确的分子量和一级氨基酸序列，而肽图提供了关于脱酰胺或氧化等修饰的更多详细信息。使用光谱方法（包括圆二色性、傅里叶变换红外光谱、荧光、微流控调制和核磁共振）研究高阶结构（HOS）也很重要，因为三维构象决定了生物活性。
确定纯度需要确定所有不需要的副产物。液相色谱（LC）方法是含量测定和分离多肽相关杂质的标准方法，验证稳定性指示的LC方法是开发的关键部分。一个完整的质量概况还应考虑工艺相关杂质，如残留溶剂和重金属，并且必须应对地区差异，例如EMA对亚硝胺的关注。全面的免疫原性风险评估也很重要，以评估杂质和聚集等因素如何可能引发不必要的免疫反应。
原料药的安全性必须通过微生物和内毒素分析来证明。作为最终检查，进行质量平衡计算，汇总多肽、抗衡离子（通常通过离子色谱法测量）和水的百分比，以确保它们总和为100%，从而确信没有残留大量未说明的杂质。这种测试水平为开发和验证每个独特多肽分子的定制分析方法带来了重大的研发挑战。
合作共赢
目前有超过170种多肽药物处于临床开发阶段，还有更多处于临床前阶段。随着多肽仍然是生命科学领域研究和进步的核心领域，制药和生物技术组织需要一个拥有广泛专业知识的合作伙伴，以确保在开发和临床阶段及时推进，并最大限度地提高成功进入商业推出的机会。
克服制造和测试方面的挑战需要在该专业药物开发领域拥有丰富的经验，并对不断变化的监管环境有深刻的理解。它还需要掌握制造的复杂性及其对商业成功的影响的专业知识。与每种正在开发的新药一样，没有放之四海而皆准的解决方案。然而，与一家提供灵活产能和能力，以及制造、纯化和分析专业知识的专家型CDMO合作，可以有助于确保患者在未来能够获得可能改变生命的疗法和药物。
参考文献
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