大分子药物口服给药的递送潜力巨大，其机理层面的研究还有待挖掘，笔者试着大胆解读与揣测司美格鲁肽片，以期抛砖引玉，激起大咖们更多的思考，为我们突破大分子口服递送制高点提供赶超的机遇，是为此文。
欢迎广大专家、同药们批评指正！
司美格鲁肽片剂在国内获批用于糖尿病治疗，让众多糖尿病患者期待每天仅口服一次，无需注射给药所带来的便利。但片剂的口服生物利用度为 0.4~1% 左右， 7 天连续口服给药才能和皮下注射 1mg 相当，而且个体差异性极大，体内吸收变异系数大于 100% ，当然连续给药达到血药浓度稳态之后的变异系数降低到约 30% 。临床研究中有 CRC 的关注 与跟踪，患者用药准确性较好，且口服生物利用度研究时患者服药后 保持 4h静坐 ，而真正进入真实世界用药后，患者的用药准确性与依从性可能大打折扣，其吸收可能还存在折扣； 对希望口服 14mg剂量能实现减肥效果的众多朋友，理智点，未必能达到预期。 当然，已经有很多文章介绍过司美格鲁肽片剂口服后，其在胃内 为 跨细胞 膜方式吸收 ； 药物胃肠道吸收包括 跨细胞和细胞旁路 吸收两种方式，胃肠道细胞好比连续并排的门，跨细胞方式为从门板中间穿过进入，细胞旁路是从两扇门中间的缝隙通过；大多数小分子药物都是跨细胞吸收，而打开细胞间紧密连接 吸收的 药物 较少 。司美格鲁肽片主要用了吸收促进剂 SNAC，用量 300mg，整片重量约 400mg，除了药物量不同，辅料用量和组成完全一样，其口服吸收原理文献总结为四点： 1）表面活性剂 SNAC提高胃内 pH，可降低胃蛋白酶活性，减少药物被酶降解； 2）提高胃内局部 pH，还可提高药物溶解度，因司美格鲁肽等电点约为 5.4，在 pH2-6范围内溶解度明显降低， pH在 5.4以上随 pH升高而溶解度升高，有利于提高浓度梯度而扩散； 3） SNAC可以改变溶液的极性来降低司美格鲁肽疏水链段相互作用，促进寡聚物解离和提高其单体数量【 单体暴露的脂肪链能更好与与细胞膜融合 】； 4） SNAC可掺入胃粘膜细胞的脂质膜层，使其脂质膜发生扰动，可逆性地促进司美格鲁肽的跨膜吸收。
感兴趣的读者朋友可以自行检索和阅读 2篇文献： A new era for oral peptides: SNAC and the development of oral semaglutide for the treatment of type 2 diabetes，以及 Transcellular stomach absorption of a derivatized glucagon-like peptide-1 receptor agonist，都可以看到全文，更有助于理解。
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实际上，我们了解司美格鲁肽片的吸收机理后，很 好奇为什么是 SNAC而不是其他吸收促进剂，为什么是胃吸收而非肠道吸收，为什么 SNAC 300mg 用量是最优的【 也是制剂专利保护关键点之一 】，我们还能解构出哪些技术特点？其技术特点叠加上吸收原理的背后还有哪些隐性的知识？对于笔者而言，这点更具有吸引力，希望找到破解专利保护的同时还能够尽可能做到生物等效，甚至突破原研的吸收上限；而隐性知识的分析也有助于我们开发和筛选新药。当然，这一切都是一家之言，姑且妄言之，也待同行们点评与探讨，共同解构其奥秘。 对于多肽 药物的口服递送而言，其第一性原理在于物质结构基础，所以，我们分析和评估的起点一定是药物的分子结构，以及胃肠道吸收的生物学基础。 司美格鲁肽分子：关键特征为 18碳脂肪酸酰化取代【脂肪酸酰化使得分子在 pH 和离子的作用下自发组装成多聚体，以及与白蛋白结合减缓酶降解延长半衰期】、等电点 5.4 【 pH 影响溶解度和非解离分子比例】 。【 需要注意利拉鲁肽为 16碳脂肪酸链取代， GLP-1 受体结合能力高于司美格鲁肽，这微小的差异对口服吸收的影响却非常显著 ；司美格鲁肽与 SNAC 的联用真的是天作之合。 】 SNAC分子 [N-(8-[2- 羟基苯甲酰 ]- 氨基 ) 辛酸钠 ]： pKa 5.0 ，注意钠盐呈碱性 。
胃肠道生物学：胃肠道 pH由胃到肠道逐渐升高，上皮细胞层是主要的吸收单元，表面含大量黏蛋白和各类消化酶，可阻滞药物吸收；药物通过浓度梯度扩散、主动转运、内吞等方式进入上皮细胞内，再扩散进入循环系统，跨细胞吸收的药物可能还需经历细胞内溶酶体降解， p-蛋白等的外排；对于大分子药物而言，胃肠道吸收极不友好，分子量大、亲水性强、消化酶降解、黏液蛋白结合等，难度远远大于小分子。 上述是该项目的背景简介，回到技术层面解读。首先，着眼于原研的处方与专利信息。根据原研说明书，处方组成包含 SNAC、聚维酮、微晶纤维素和硬脂酸镁，结合专利 CN104203266B所披露处方用量，结合 FDA审评文件公开的片重，推测其 7mg规格中辅料用量为 SNAC 300mg、微晶纤维素 80mg、聚维酮 k90 8mg、硬脂酸镁 9.7mg，而 3、 14mg规格辅料用量与 7mg规格保持一致，仅仅调整了药物量。研究原研专利 CN104203266，其数据很有意思，能够发现专利提供非常多有助于理解专利创造性的思路，对比处方 B-F后发现 SNAC在几个处方中 2.5介质中， 60min的溶出量与吸收生物利用度最高相关，见下表。 基于体内数据的分析，我们就能很好理解专利保护分开制粒的思路了。但数据的分析与技术的解读需要更深一步，可以进一步看到 pH2.5介质 15 、 20min 的溶出， B 、 F 处方的 SNAC 溶出高于司美格鲁肽 ，笔者认为这才是关键【 ps，如果我是原研，我就申请保护这个 2.5 介质的溶出曲线，相比保护分开制粒的打击面更大，让仿制更加无路可走。】。我们可以结合体内药时曲线图一起看，见下图。
受试者口服给药后司美格鲁肽和 SNAC的血药浓度曲线可见两者 Tmax有显著差异， SNAC达峰时间 0.5h左右，而司美格鲁肽约 2h。为什么会如此？或者更应该为为什么要如此设计？要看到 SNAC处理过的胃粘膜后，不同时间点后司美格鲁肽的表观渗透系数（ Papp）的变化，如下图。
大鼠胃粘膜 Papp在暴露于 SNAC 后 10min 显著提高，但随后逐渐降低回到基线水平；表明 SNAC 需要快速释放，而且其细胞吸收应该也很快，细胞吸收好快速再分配降低了浓度使得 Papp 快速下降，这就很好的解释了 SNAC 需要先于司美格鲁肽释放并快速达峰，先 扰动细胞膜 才能促进司美格鲁肽吸收【此处的启示：我们是否可以借用 流通池法更好的模拟体内溶出 ，毕竟 pH2.5介质限制了 SNAC 的溶解，无法真实反映 SNAC 的体内快速吸收】。 因此，或许我们可以得到一个推论： SNAC速释 + 缓释的效果可能更好 ；但按照原研公司众多大咖聚集不可能想不到如此做，但为何未见文献披露？胃粘膜在持续的 SNAC存在下司美格鲁肽的 Papp 如何变化，有兴趣的读者可以深入考虑或动手一试，也许有意外收获。此外，胃粘膜 Papp 试验还可以改进和提高，文献披露的太少，我们可以设计一系列的 SNAC 浓度、更短的刺激时间【人体口服给药后 5min 即可检测到司美格鲁肽，表明吸收远比我们想象中快】、持续刺激等方案，才能真正理解 SNAC 吸收促进作用，以及潜在的改进方案。而 欧盟审评报告也揭示了：胃癌上皮细胞 NCI-N87模型中 SNAC 显著提高司美格鲁肽的细胞内蓄积浓度， 80mM的 SNAC 提高司美格鲁肽的表观渗透系数达 7 倍之多 。 插入个题外话： 细胞膜的扰动如何研究，文献报道是采用了脂质体内荧光标记物的泄露进行研究。我们是否能够从细胞尺度进行细胞膜扰动研究？这需要更多跨学科的技术，特别倡议国内研究各种高精尖仪器开发与应用的大咖，能多介绍仪器的性能和新药研发方面的潜在应用，让生命科学、医学、药学领域的专家能够更多想到不同领域的仪器，作为研究的支持手段与技术，也许能更快推进国内新药研发的基础能力与水平。笔者之前看到一篇微信文章 –空间生物学中的哈勃望远镜 —— 单细胞空间原位分子成像技术，超高分辨率下全面展示组织微环境，就极为震撼，是否可用来研究大分子的跨膜吸收机理？以及冷冻电镜、扫描电镜、原子力显微镜如何在纳米尺度甚至更小度量下，研究大分子的细胞跨膜吸收、转运的过程？期待国内大咖头脑风暴和突破，我们能在大分子吸收机理上领先全球。 回归正题 ，我们除了研究药物在胃粘膜的 Papp，还可以借鉴司美格鲁肽在 SNAC 作用下提高胃上皮细胞 模型 NCI-N87吸收的试验思路， 见下图，在此基础上可继续完善试验方案。
其隐性知识启示为使用 大鼠胃粘膜与胃上皮细胞 NCI-N87细胞模型， 可以考察不同 pH（ 1.5~7.4 ）、 SNAC 浓度、司美格鲁肽浓度、或其他促渗剂联合、胃液蛋白浓度等 因素，再 加上时间维度 ，可以绘制出不同时间点 SNAC和司美格鲁肽的细胞内摄取量、细胞跨细胞电阻 TEER 趋势、培养基液体中司美格鲁肽的单体数量、细胞内司美格鲁肽的分布趋势、跨细胞膜转运量的时间趋势等，这些研究数据可以为我们打开更宽阔的视野，看到司美格鲁肽吸收转运的全过程，真正理解多肽大分子的吸收。 再回到血药曲线， Tmax的差异也说明司美格鲁肽跨膜吸收突破层层障碍进到循环系统的难度【蛋白水解酶、富含粘蛋白的粘液层：粘液持续分泌和稀释药物浓度、以及粘蛋白可与多肽形成相互作用，都可能降低扩散速度；细胞内溶酶体的降解等】。这一点也可从体内闪烁成像图证实，见下图。
图片展示了 健康受试者单次口服 10 mg司美格鲁肽后，拍摄了 2~140 min 胃中片剂侵蚀的 伽玛闪烁成像图 。白线勾勒胃的形状， 胃内的颜色（红 –黄 – 绿 – 蓝）代表片的核心和释放的放射性强度依次降低 。这里要注意所 展示的胃内放射性成像， 140min也还未完全排空；而 实际的片剂完全溶蚀时间 CTE平均 仅 为 57min；【司美格鲁肽片中用了铟 111 标记的离子交换树脂，水用锝 99 标记；受试者给药后 4h保持静坐 。】。 体内 Tmax要晚于片子体内完全溶蚀时间 CTE ，表明药物溶出后，细胞吸收再转运到血液系统的速度是限速步骤；给我们带来的启示则是，如何提高司美格鲁肽在细胞内的转运速度也许是潜在提高生物利用度的突破点，也许需要其他的辅料进行辅助了。 最后，必须要清晰的理解到多肽药物的单体形式与吸收的内在逻辑，见下图。
通过核磁共振、动态光散射评价方法、超速离心法测定沉降系数的技术证实了在一定浓度的司美格鲁肽浓度下，随着 SNAC浓度增加，司美格鲁肽表观分子量下降，意味着 SNAC 可以降低了司美格鲁肽分子间寡聚体的形成，诱导出现了单体。 单体数量很可能才是提高吸收的关键， 但目前尚未得到证实，也未见报道。 因单体可暴露脂肪酸链，可直接插入细胞膜内吞进入细胞内， 或 与细胞膜存在的脂肪酸受体结合 进入细胞， 理论上单体形式的分子数越多，细胞吸收越好 【注：目前还没很好的手段证明司美格鲁肽的脂肪链究竟是插入细胞膜还是通过脂肪酸受体结合的方式被转运到细胞内， SNAC 促进司美格鲁肽单体解离的作用和影响细胞膜扰动的作用哪一个是更主要的也还未被解密，也许都值得我们深思。】 。 因此，其隐性知识为寻找更高效的细胞外多肽药物单体形成的作用机制，研究脂肪酸链长度或结构与细胞膜的亲和力（或脂肪酸受体结合力）、研究单体数量与细胞内摄取的相关性，研究促渗剂对多肽单体形成所需要的条件（种类、结构、相互作用力、浓度、 pH等），是我们进一步改善多肽药物口服吸收的基础。 综上， 隐性知识对筛选新辅料的启示：与 SNAC相比，对细胞膜扰动的影响（膜流动性差异、可逆性）、对司美格鲁肽解聚成为单体的能力（含 pH 影响）、促进司美格鲁肽细胞吸收的能力、以及促进司美格鲁肽再排出细胞基底膜的能力和效率。而不同多肽药物口服递送研究策略，同样可以采用上述方式，不同组合形式，从细胞模型开始论证，效率高成本低。无论是胃吸收还是肠吸收，我们都应关注 pH 影响，尤其是结合胃肠道上皮细胞表层的 pH ，在该 pH 下多肽药物的解离程度、荷电程度、寡聚体趋势和单体形成条件等。 最后，还可想象一下片芯形状、片芯溶蚀扩散面积等是否可能影响吸收，这个还是留待有心人探讨吧。 吸收区域扩大理论上有助于提高吸收，因此笔者画出一张猜测 图，中心是司美格鲁肽片，外圈是药物分子扩散区域的浓度梯度，在某个区域内，必然存在适合的 pH、 SNAC 与药物浓度、解离的药物单体数量，这部分区域可能是药物吸收的主要位置，当然 该区域会随着片芯的溶蚀而改变，解析 这一切也许要上 AI模拟了。
[1] Aroda VR, Blonde L, Pratley RE. A new era for oral peptides: SNAC and the development of oral semaglutide for the treatment of type 2 diabetes. Rev Endocr Metab Disord. 2022;23(5):979-994. [2] Buckley ST, Bækdal TA, Vegge A, et al. Transcellular stomach absorption of a derivatized glucagon-like peptide-1 receptor agonist. Sci Transl Med. 2018;10(467):eaar7047.
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本篇文章来源于微信公众号: 药时代
发布者：haitao.zhao，转载请首先联系contact@drugtimes.cn获得授权
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