艾可格鲁肽的发现——一种新型长效cAMP偏向性胰高血糖素样肽-1(GLP-1)类似物

Discovery of ecnoglutide - A novel, long-acting, cAMP-biased glucagon-like peptide-1 (GLP-1) analog.

作者信息Wanjun Guo, Zheng Xu, Haixia Zou, Feng Li, Yao Li, Jing Feng, Zhiyi Zhu, Qing Zheng, Rui Zhu, Bin Wang, Yan Li, Sujuan Hao, Hong Qin, Catherine L Jones, Eric Adegbite, Libnir Telusca, Martijn Fenaux, Weidong Zhong, Mohammed K Junaidi, Susan Xu, Hai Pan
PMID37364710
期刊Mol Metab
发布时间2023-09
DOI10.1016/j.molmet.2023.101762

实验完整度

包括细胞水平信号通路检测(cAMP、β-arrestin、内化)、SPR结合动力学、db/db小鼠及DIO大鼠体内药效、临床样本的1期安全性和药代动力学研究,涵盖体外到临床多个证据层级。

主要模型

RIN-m5F大鼠胰岛细胞系 DiscoverX hGLP1R-CHO-K1细胞系 db/db小鼠模型 DIO SD大鼠模型

重点核对

GLP-1受体信号通路检测中化合物处理浓度和时间(如cAMP检测30 min) db/db小鼠血糖研究中剂量(0.015, 0.15 mg/kg)和测量时间点(0-147 h) db/db小鼠胰岛素研究中剂量(0.005, 0.015, 0.05 mg/kg)和给药周期(每日一次,42天) DIO大鼠体重研究中剂量(0.025 mg/kg)和交叉设计(21天切换) 1期临床SAD/MAD剂量(0.03-1.0 mg;0.2-0.6 mg)和给药频率(每周一次)

摘要

目的:胰高血糖素样肽(GLP)-1是一种肠促胰岛素激素,在食物摄入后起作用,刺激胰岛素产生,增强饱腹感,并促进体重减轻。本文描述了艾可格鲁肽(XW003)的发现和表征,这是一种新型GLP-1类似物。方法:我们设计了一系列GLP-1肽类似物,具有丙氨酸到缬氨酸的替换(Ala8Val)和在不同位置连接的γGlu-2xAEEA连接的C18二酸脂肪酸。体外GLP-1受体信号传导试验、db/db小鼠和饮食诱导肥胖(DIO)大鼠模型中,对艾可格鲁肽进行了选择和表征。进行了一项1期双盲随机安慰剂对照单次(SAD)和多次递增剂量(MAD)研究,以评估健康受试者皮下注射艾可格鲁肽的安全性、耐受性和药代动力学。SAD剂量范围为0.03至1.0 mg;MAD剂量范围为0.2至0.6 mg,每周一次,持续6周(ClinicalTrials.gov标识符:NCT04389775)。结果:在体外,艾可格鲁肽有效诱导cAMP(EC50 = 0.018 nM),但不诱导GLP-1受体内化(EC50 > 10 μM),表明具有良好的信号传导偏向性。在啮齿动物模型中,与司美格鲁肽相比,艾可格鲁肽显著降低血糖,促进胰岛素诱导,并导致更明显的体重减轻。在一项1期试验中,艾可格鲁肽每周一次注射最长6周总体安全且耐受性良好。不良事件包括食欲下降、恶心和头痛。稳态半衰期范围为124至138小时,支持每周给药一次。结论:艾可格鲁肽显示出良好的效力、药代动力学和耐受性特征,以及简化的生产工艺。这些结果支持艾可格鲁肽继续开发用于治疗2型糖尿病和肥胖症。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
开发一种新型GLP-1类似物,具有cAMP信号偏向性、改善的稳定性和可制造性,并在临床前和临床中展现优于现有药物的疗效和安全性。
核心机制
艾可格鲁肽通过Val8替换和C18脂肪酸酰化,在激活GLP-1受体时偏好cAMP信号通路,减少β-arrestin招募和受体内化,从而延长受体信号传导,增强降糖和减重效果。
主要证据
体外显示cAMP诱导EC50为0.018 nM,受体内化EC50>10 μM;在db/db小鼠中,艾可格鲁肽0.05 mg/kg显著提高胰岛素水平,且0.15 mg/kg时血糖抑制优于司美格鲁肽;DIO大鼠交叉实验中,艾可格鲁肽维持体重减轻。
研究意义
支持艾可格鲁肽继续开发用于治疗2型糖尿病和肥胖症,其简化生产工艺和潜在口服制剂可能降低治疗负担。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

GLP-1类似物的设计与合成

通过序列修饰和脂肪酸酰化设计具有改善稳定性和cAMP偏向性的类似物。

使用重组DNA技术表达SUMO融合的GLP-1类似物,经ULP酶切和纯化,后在不同赖氨酸位点进行C18二酸脂肪酸酰化,得到M0-M7类似物。

2

体外活性筛选

评估类似物诱导cAMP的效力并筛选先导化合物。

使用RIN-m5F细胞和cAMP-Glo™试剂盒检测cAMP水平,计算EC50。

3

受体信号通路和结合分析

验证类似物的信号通路偏向性和受体结合亲和力。

使用DiscoverX平台检测cAMP、β-arrestin招募和受体内化,SPR检测结合动力学。

4

db/db小鼠中降糖和胰岛素反应研究

在糖尿病动物模型中评估艾可格鲁肽的降血糖和促胰岛素作用。

分别进行单次给药和42天重复给药,测量血糖和胰岛素水平。

5

DIO大鼠中体重反应研究

在肥胖动物模型中评估艾可格鲁肽的减重效果和持久性。

DIO大鼠皮下注射21天,然后交叉给药7天,监测体重变化。

6

药代动力学和稳定性研究

评估艾可格鲁肽在动物中的药代动力学和胃肠道稳定性。

SD大鼠单次皮下注射后测量血浆浓度;在模拟胃液和肠液中测试稳定性。

7

1期临床试验

评估艾可格鲁肽在健康受试者中的安全性、耐受性和药代动力学。

随机、双盲、安慰剂对照的SAD/MAD研究,皮下注射评估不良事件和PK参数。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
pET-24(+)载体----
BL21感受态细胞TransGen BiotechCD601
螯合Sepharose FF柱----
Tosoh Butyl 550C柱Tosoh--
UniSil10-120 C18柱Suzhou Nanomicro Technology--
制备型高效液相色谱ShimadzuLC-8A
RPMI 1640培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清----
cAMP-Glo™检测试剂盒PromegaV1501
Kinase-Glo®试剂Promega--
SpectraMax L酶标仪Molecular Devices--
HitHunter hGLP1R-CHO-K1细胞DiscoverX--
PathHunter β-Arrestin hGLP1R-CHO-K1细胞DiscoverX--
PathHunter活化GPCR内化hGLP1R-U2OS细胞DiscoverX--
PathHunter检测试剂混合物DiscoverX--
PerkinElmer Envision™仪器PerkinElmer--
Biacore™ 8K表面等离子体共振系统GE Healthcare--
Biacore Series S传感器芯片CM5GE Healthcare--
重组人GLP-1受体蛋白Sino Biological13944-H02H
db/db小鼠----
DIO SD大鼠----
Waters I-class Premier超高效液相色谱Waters--
Sciex 6500质谱仪Sciex--
胃蛋白酶Sigma-AldrichP6887

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
体外细胞活性检测
RIN-m5F细胞系来源、cAMP检测试剂盒、类似物浓度梯度、孵育时间、EC50计算方法
阅读提示:Methods 2.4
信号通路偏向性分析
DiscoverX细胞系、化合物浓度、孵育时间、检测试剂盒
阅读提示:Methods 2.5
结合动力学测定
SPR系统、传感器芯片、受体蛋白、配体浓度、拟合模型
阅读提示:Methods 2.6
db/db小鼠血糖研究
小鼠品系、剂量、给药方式、禁食时间、血糖测量时间点
阅读提示:Methods 2.7, Figure 3A-B
db/db小鼠胰岛素研究
小鼠周龄、剂量、给药频率、持续时间、胰岛素测量方法
阅读提示:Methods 2.8, Figure 3C
DIO大鼠体重研究
大鼠周龄、剂量、给药频率、交叉设计细节、体重测量时间
阅读提示:Methods 2.9, Figure 4D
药代动力学研究
大鼠品系、剂量、采血时间、PK参数计算方法
阅读提示:Methods 2.10, Supplemental Table 3
胃肠稳定性研究
模拟胃液组成、pH值、酶浓度、孵育时间
阅读提示:Methods 2.11, Figure 5
1期临床试验
剂量队列、随机分组、给药方案、不良事件收集、PK采样时间
阅读提示:Methods 2.12, Results 3.5, Table 3, Supplemental Table 4