肽類藥物研發(fā)的合理途徑

王德心

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所，北京100050）

肽類藥物研發(fā)的合理途徑

王德心

（中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院藥物研究所，北京100050）

肽的結(jié)構(gòu)改造；HOPE策略；肽藥的開發(fā)途徑；固相肽合成

現(xiàn)代社會自然環(huán)境破壞、食品污染、生活方式的改變均造成了許多疾病的發(fā)生及蔓延。例如，各種癌癥、心腦血管疾病、糖尿病及濕病、肝炎、各種老年性疾病、非典、甲流等爆發(fā)性傳染病給人們帶來了極大危害。近20年的臨床統(tǒng)計(jì)表明，肽類藥物正在成為治療許多疾病的生力軍。近幾年，美國FDA新批準(zhǔn)的活性肽藥成分（API）每年均有10個(gè)以上；全世界每年上市的肽藥達(dá)40個(gè)，處在臨床各期的肽藥約為270個(gè)[1]。許多肽藥的年銷售額已突破1億美元，成為前景誘人的“重磅炸彈（blockbuster）”（表1）。

表1 近年國內(nèi)外開發(fā)或上市的部分肽藥

據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球2006年生產(chǎn)肽類活性成分（API）的總產(chǎn)值已達(dá)120億美元[2]。相比之下，我國現(xiàn)狀遠(yuǎn)遠(yuǎn)差于美、歐、日諸國，甚至在國際市場上還不如韓國、印度（圖1）。

1 我國肽藥研發(fā)概況

1.1 跟風(fēng)快，水平不高

在上世紀(jì)80年代，我國致力于合成肽藥物研發(fā)的企業(yè)不過二三家。隨著國外肽藥的引進(jìn)及誘人的市場狀況，國內(nèi)各地紛紛上馬了許多從事肽藥研發(fā)的廠家，尤其是2003年因非典（SARS）流行而導(dǎo)致了海南中和藥業(yè)生產(chǎn)的胸腺五肽(TP5)廣泛應(yīng)用，使當(dāng)年國內(nèi)一下子出現(xiàn)了六七十家藥廠生產(chǎn)此藥。由于質(zhì)量良莠不齊，迫使國家藥監(jiān)局緊急下文予以限停了絕大多數(shù)廠家。近10年，全國陸陸續(xù)續(xù)又新添了十幾家肽藥企業(yè)，其特點(diǎn)如下：①資金投入不低；②相關(guān)設(shè)備較好；③規(guī)模較小；④專業(yè)人員隊(duì)伍薄弱。上述諸項(xiàng)中，尤屬專業(yè)隊(duì)伍最為關(guān)鍵。許多肽藥企業(yè)雖然引進(jìn)了國內(nèi)外許多精英，學(xué)歷學(xué)位也很高，但是精通肽化學(xué)或藥物化學(xué)的專業(yè)人材卻很少，因此嚴(yán)重制約了新藥研發(fā)的上游。

1.2 創(chuàng)新性很差

作為化學(xué)合成藥的一個(gè)分支，肽藥在我國發(fā)展較晚，因此該行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)決策者對重大項(xiàng)目投入的認(rèn)知及信心均不足，加之有關(guān)的專業(yè)人材配備不齊，造成我國肽藥企業(yè)的綜合創(chuàng)新能力很差。具體表現(xiàn)為：①以仿制為主，原創(chuàng)性肽藥極少。②生產(chǎn)工藝多不合理，成本較高。③自主知識產(chǎn)權(quán)不多，含金量低。④產(chǎn)品種類少，各廠家之間重復(fù)過多。

2 創(chuàng)新是中國肽藥企業(yè)應(yīng)走的必由之路

針對目前狀況，我國肽藥研發(fā)領(lǐng)域首先要解決如下兩個(gè)關(guān)鍵問題。

①決策者應(yīng)加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)意識。新藥的研發(fā)是一種系統(tǒng)的高科技工程，收益與風(fēng)險(xiǎn)共存。那種“今天投入，明天就能賺錢”的想法是不實(shí)際的。有了充分的風(fēng)險(xiǎn)意識，才有決心踏上創(chuàng)新的路程。沒有創(chuàng)新就沒有出路。無數(shù)的成功事例已證明了此點(diǎn)。

②改善專業(yè)隊(duì)伍現(xiàn)狀。與其他化學(xué)合成藥物一樣，無論是新化學(xué)實(shí)體的設(shè)計(jì)與合成，還是放大工藝的合理化實(shí)施，均是肽藥研發(fā)的上游而且是基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。然而令人遺憾的現(xiàn)狀是國內(nèi)許多肽藥企業(yè)盡管引進(jìn)、吸納了許多高學(xué)歷高學(xué)位的專業(yè)人才，但偏偏是少見懂得肽化學(xué)、藥物化學(xué)的專門人才。究其原因可能是源自一種誤解：“肽合成尤其是儀器自動化肽合成已是一種常規(guī)操作?！被诖擞^念，搞仿制產(chǎn)品、照方抓藥也許可以應(yīng)付過去，但是難以勝任全新結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與合成。即使面對結(jié)構(gòu)修飾或工藝改革也難以完成?！皼]有金剛鉆，難做瓷器活?！比粝雱?chuàng)新，必須培養(yǎng)或引進(jìn)對口的、合格的專業(yè)人才。

3 實(shí)施合理的創(chuàng)新舉措

3.1 Me-Too藥的開發(fā)

根據(jù)我國肽藥研發(fā)的基礎(chǔ)與實(shí)力，短期內(nèi)搞出突破性的全新結(jié)構(gòu)的品種是不實(shí)際的。在全球的新藥研發(fā)領(lǐng)域，Me-Too藥的開發(fā)是一種事半功倍的捷徑。目前，自日本到歐美，基于Me-Too藥方式的新藥研發(fā)依然占有相當(dāng)?shù)谋戎亍Ｖ档梦覀冏⒁獾氖?，自上個(gè)世紀(jì)80年代以來已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以萬計(jì)的活性肽。他們的化學(xué)結(jié)構(gòu)及生物活性功能成為我們隨手可用的先導(dǎo)物資源庫。

對活性肽的Me-Too改造就是在保留部分原結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行不同方式的結(jié)構(gòu)改造（圖2）。其目的在于①提高活性；②改善生物利用度；③ 更便于人工合成；④ 具有專利前景。

事實(shí)上許多已在臨床應(yīng)用的肽藥就是經(jīng)過結(jié)構(gòu)改造，由內(nèi)源性活性肽衍變而來的。表2給出的僅是幾個(gè)代表，從中可以看出Me-Too方式研發(fā)新肽藥的巨大潛力。

表2 Me-Too方式開發(fā)肽藥成功例

3.2 肽合成工藝的創(chuàng)新

與其他化學(xué)合成藥的千變?nèi)f化合成方法相比，肽化合物的合成方法確實(shí)更規(guī)范、更常規(guī)化。尤其是固相肽合成（SPPS）已成熟到可以實(shí)行儀器自動化程度。然而對肽藥開發(fā)而言，目前已定型的固相合成工藝在經(jīng)典肽結(jié)構(gòu)改造及大批量制備這兩方面均顯不足。

3.2.1 經(jīng)典固相肽合成策略的不足 在諸多方式的肽結(jié)構(gòu)改造中，C端結(jié)構(gòu)尤為重要。例如，亮丙瑞林、曲布瑞林、奧曲肽及我組正在研發(fā)的幾種活性肽均在C末端含有已經(jīng)變化的結(jié)構(gòu)，由此提高了活性、改善了生物利用度。令人遺憾的是流行國內(nèi)外的經(jīng)典固相肽合成方式只能得到C末端為COOH的肽酸及CONH2的肽酰胺，無法直接制備肽醇及N－取代的肽酰胺。這是經(jīng)典固相肽合成的先天不足。Alsina教授曾廣泛收集、綜述了合成肽醇及N－取代肽酰胺的方法[3]。連同我們查閱的亮丙瑞林（它的C端為N－乙基酰胺）的國內(nèi)外合成方法，結(jié)論是沒有直接的制備方法（表 3）。

表3 經(jīng)典SPPS制備C－端改構(gòu)肽的策略

表3中的前兩例均在固相組裝后用低濃度TFA切除樹脂，得到帶全保護(hù)基的肽酸中間體。然后于液相中再與乙胺進(jìn)行縮合，最后進(jìn)行液相中高濃度TFA的脫除側(cè)鏈保護(hù)反應(yīng)才得到終產(chǎn)物。此時(shí)會有酸解試劑及脫除下的側(cè)保護(hù)副產(chǎn)物混在一起，使下一步的純化更困難些。第3例的中間體游離肽酸在沒有任何側(cè)鏈保護(hù)基的情況下與乙胺縮合，難以保證不發(fā)生副反應(yīng)（尤其是第二位殘基His會引起麻煩）。第4～6例均采用了價(jià)格昂貴的特殊載體，在放大工藝中可行性差。

3.2.2 交叉匹配的HOPE策略[10]我實(shí)驗(yàn)室近年建立了一種可以避免在固相組裝后還要進(jìn)行液相引入C端結(jié)構(gòu)及液相脫除側(cè)保護(hù)反應(yīng)的經(jīng)典模式。它打破了多年來Fmoc化學(xué)與Boc化學(xué)互不配合的格局。HOPE（Hybridized Orthogona Protocol with Ease）策略的要點(diǎn)如下：①以最廉價(jià)的Merrifield樹脂為固相載體。②將Fmoc化學(xué)、Boc化學(xué)配合用在Merrifield樹脂上。③固相載體上脫除相關(guān)的側(cè)保護(hù)基，免除液相中脫保護(hù)反應(yīng)。④免除高濃度酸切樹脂反應(yīng)。⑤利用氨解反應(yīng)引入C-端改構(gòu)同時(shí)切除樹脂載體。

為了評價(jià)HOPE的優(yōu)越性，我們同時(shí)進(jìn)行了以Merrifield樹脂為載體的HOPE策略及以2-Cl-Trt樹脂為載體的經(jīng)典Fmoc策略同時(shí)制備了亮丙瑞林，其效率比較列于表4。

表4 固相經(jīng)典方式與固相HOPE策略合成亮丙瑞林的比較

近年來，我組已用HOPE策略合成了上百種N-取代肽酰胺及肽醇產(chǎn)物。有些化合物已顯示了很好的生物活性，可望開發(fā)為新的肽類藥物。

3.2.3 脫保護(hù)試劑的低碳方式優(yōu)化 在固相肽化學(xué)合成中，Boc化學(xué)的每步脫除α-Boc基及Fmoc化學(xué)中最后脫除側(cè)鏈保護(hù)基均需要大量的酸解試劑。實(shí)際上的主要試劑為三氟乙酸（TFA）。在放大工藝中，TFA的高腐蝕性及其高成本是其最大的不足。此外TFA為有機(jī)氟化合物，對環(huán)境尤其是地球的臭氧層會造成嚴(yán)重破壞。因此開發(fā)TFA的替代物，如氣體HCl制劑應(yīng)是可行之舉。實(shí)際上，國內(nèi)外一些廠家已經(jīng)采用或正在優(yōu)化HCl制劑作為脫保護(hù)反應(yīng)的條件。

此外，F(xiàn)moc化學(xué)策略中每個(gè)接肽循環(huán)均需不少的六氫吡啶作為脫Fmoc基的試劑。如果進(jìn)行循環(huán)套用及回收再利用在經(jīng)濟(jì)效益及低碳環(huán)保兩方面均大有作為。

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多年來一直從事藥物化學(xué)工作，尤其最近20多年來專門從事多肽藥物合成，已發(fā)表論文及綜述50多篇，申請專利10篇。主編、著并出版了《組合化學(xué)原理及應(yīng)用指南》、《固相有機(jī)合成化學(xué)》及《活性肽與藥物開發(fā)》三本書，作為全國藥物化學(xué)專業(yè)研究生用教材。

R96

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2095-0616（2011）02-16-03

2010-01-12）

王德心，男，1943年2月出生。教授、研究員、博士生導(dǎo)師。1982年畢業(yè)于中國協(xié)和醫(yī)科大學(xué)研究生院，藥物化學(xué)專業(yè)，1986～1991年美國Rockfeller大學(xué)訪問學(xué)者，固相肽合成專業(yè)。