IPHASE/汇智和源 多肽偶联药物体外ADME研究一站式产品解决方案
2024-08-16
2024-08-16
一、多肽偶联药物简介
图片来源：A schematic of a peptide-drug conjugate construct consisting of a homing peptide, linker and payload. The structure of Lu-dotatate an FDA approved peptide-drug conjugate.
多肽偶联药物同抗体偶联药物的不同就体现在“靶向单元”，相较于ADC的“抗体靶向”而言，PDC则是由“归巢肽（Homing Peptide）、连接子（Linker）和有效载荷（Payload）”组成，利用归巢肽与肿瘤表面受体的高亲和性，从而将有效载荷定向递送至靶点。肽在人类生命中发挥着多种功能，如修复细胞、改善细胞代谢、防止细胞变性等，具有良好的生物活性和靶向转运能力，使得肽不仅适用于肿瘤学，还适用于糖尿病、风湿病和类风湿关节炎的靶向治疗。其连接子同ADC药物所选连接子相似，分为“可裂解连接子”和“不可裂解连接子”两类；而目前常见的PDC的有效载荷有细胞毒药、放射性核素、蛋白、核酸、多肽和小分子等形式。
PDC的作用机制同ADC的类似，即靶向多肽与细胞毒素通过细胞内可分解的连接子共价连接，精准靶向肿瘤细胞的特异性受体，可控释放细胞毒素，从而杀伤肿瘤细胞。在这个过程中，PDC有不可忽略的优势。PDC的分子量较小，表现出更好的膜渗透性，且免疫原性较低或没有免疫原性；同时，PDC的分子量小于肾小球的过滤阈值（60 kDa），更易被肾脏清除代谢；最后，与抗体复杂的生产工艺相比，PDC更易合成、纯化和鉴定，生产成本也较低。与之同时，随着环化技术、噬菌体展示技术和mRNA展示技术应用于靶向肽的筛选，PDC的开发迎来了加速发展，或将称为一种具有巨大研发前景和市场前景的靶向治疗药物。下表所示为PDC和ADC的药物异同对比。
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PDC |
ADC |
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Mol. Wt. |
600-2,500 |
＞150.000 |
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Affinity |
Very high |
Very high |
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Selectivity |
Very high |
Very high |
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Selection of Mode of Action |
Well Possible Agonist, Antagonist, Silent binder |
Difficult |
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Tumor penetration |
Yes |
No |
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Route of Elimination |
Renal |
Liver |
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Design of PK properties |
Well Possible |
Difficult |
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Immunogenlcity |
No |
Yes |
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Chemically synthesized |
Yes More controlled, easier conjugation |
No |
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Manufacuring cost |
Low-medium |
High |
二、多肽偶联药物体外药代动力学特点
在设计药物时，对药代动力学（PK）和药效学（PD）进行研究至关重要。多肽和小分子具有不同的药代动力学特性。相较于传统小分子药物，PDC拥有更大的分子量，其渗透性更差，不易口服，临床上多选择静脉注射给药，也可经皮下或肌肉注射给药进入血液或淋巴系统。因此，PDC类药物不涉及吸收过程。且通常多肽的半衰期和清除率均小于生物大分子，因此PDC药物在血液和组织中会被蛋白酶快速降解并易被肾脏清除。
PDC使用的归巢肽有细胞穿透肽（Cell-penetrating Peptide, CPP）和细胞靶向肽（Cell-targeting Peptide, CTP）两类。前者通过非特异性机制进入细胞，而后者通过特异性结合肿瘤细胞表面的抗原或受体以介导细胞毒性有效载荷进入肿瘤细胞，因此，CPPs基本不作为PDC药物的归巢肽类型，CTPs则得到广泛应用。已知PDC药物靶向肿瘤的方式有两种[2]：
目前已知的PDC体内代谢有靶点介导的药物消除（Target-mediated Drug Disposition, TMDD）、非特异性代谢途径和免疫原性三种方式[3]。
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TMDD |
非特异性代谢 |
免疫原性 |
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原理 |
PDC与靶细胞表面受体结合并被内吞进入细胞，经过溶酶体进一步降解为肽段或氨基酸 |
蛋白酶水解或非特异性胞饮作用释放有效载荷 |
PDC刺激机体产生抗药抗体，抗药抗体的中和作用介导药物消除 |
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特点 |
特异性代谢，该种方式具有可饱和性并使药物药代动力学特征呈现非线性 |
非特异性代谢，可能导致有效载荷释放至非靶点，导致脱靶 |
一般认为临床前动物体内发生的免疫原性或抗药抗体反应不能预测人类抗药抗体反应 |
PDC药物不同于从肝脏清除的其它药物，肾小球毛细血管约8纳米，其过滤阈值通常为60 kDa，而PDC药物分子量通常小于8 kDa,因此容易被肾脏快速清除，甚至肾脏可能是某些多肽或PDC在体内主要的清除方式，导致细胞毒素无法在肿瘤部位有效积累。
三、PDC体外ADME研究模型
尽管PDC是在ADC基础上进行开发研究，但多肽本身存在组织特异性及靶向肿瘤差等特点，所以对PDC有效载荷的潜在毒性研究需要更多关注。
PDC兼顾大分子和小分子的特点，因此，对其进行体外ADME研究需同时兼顾归巢肽、连接子、有效载荷及PDC等多方面。在药物开发初期，若归巢肽的形式为多肽类药物，其本身容易发生水解反应，稳定性较差，应着重考虑其在血浆中的稳定性和靶向性；同时，连接子的两种形式会产生不同的代谢结果，释放出的有效载荷（包括同部分连接子连接的有效载荷）又属于小分子细胞毒药，对这些药物的代谢产物进行判定于药物开发来说至关重要。因此，由归巢肽、连接子和有效载荷共同组成的PDC更需进行血浆稳定性、血浆蛋白结合、代谢产物鉴定等研究，这对于PDC药物早期研发具有重要意义！
早期PDC药物体外研究模型如下：
四、IPHASE体外DMPK研究“一站式”产品解决方案
因此，IPHASE作为体外研究生物试剂引领者，紧随药物开发前沿，针对PDC药物体外DMPK研究方向，研发了多种类、多层次、多领域的体外生物试剂，助力PDC药物开发研究！
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产品类别 |
组分分类 |
名称 |
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亚细胞组分试剂 |
肝微粒体 |
人/猴/犬/兔/大鼠/小鼠/地鼠/猫/小型猪 微粒体 |
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肝S9/ 酸化肝S9 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型猪 S9 |
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肝胞质液 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型猪 胞质液 |
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肾S9 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型猪 S9 |
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溶酶体 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠 溶酶体 |
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酸化肝匀浆液 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠 酸化肝匀浆液 |
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原代肝细胞产品 |
/ |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型猪 悬浮/贴壁原代肝细胞 |
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转运体产品 |
ABC 家族转运体 |
人类BCRP/BSEP/MDR1/MRP1/MRP2/MRP3/MRP4/MRP8 ABC转运体 |
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SLC 家族转运体 |
人类 OATP1B1/OAT1/OAT3/OCT2/ OATP1B3/OATP2B1/OCT1/NTCP/MATE1/MATE2K/OATP1A2 SLC转运体细胞 |
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重组酶产品 |
CYP |
人CYP 1A2+/2A6+/2B6+/2C8+/2C9+/2C19+/2D6+/2E1+/3A4+/1A1+/3A5+ 还原重组酶 |
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UGT |
人UGT 1A1/1A3/1A4/1A6/1A7/1A8/1A9/1A10/2B7/2B15/2B17 重组酶 |
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血浆相关产品 |
血浆蛋白结合试剂 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠血浆蛋白结合试剂 |
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平衡透析装置 |
血浆蛋白结合试验平衡透析装置 |
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平衡透析膜 |
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血浆稳定性试验产品 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠 空白血浆（稳定性专用）/全血 |
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空白生物基质 |
血液类 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠 血浆 |
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人/猴/犬/大鼠/小鼠 全血 |
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尿液 |
人/猴/犬/大鼠/小鼠/小型猪/兔 尿液 |
IPHASE/汇智和源凭借多年的研发经验，推出了多领域、多种类的高端科研试剂，为药物早期研发提供筛选工具，为生命科学领域的探索提供新材料、新方法和新手段，为食品、药品、化学品等的遗传毒性研究提供便捷产品，望广大科研工作者来电咨询，咨询热线400-127-6686。
参考文献
[1] 药明康德，《药物代谢与动力学：前沿、策略与应用实例》。
[2] Cooper B M, Iegre J, O'Donovan D H, et al. Peptides as a platform for targeted therapeutics for cancer: Peptide–drug conjugates (PDCs)[J]. Chemical society reviews, 2021, 50(3): 1480-1494.
[3] 周浩泽, 沈子龙, 徐寒梅. 蛋白多肽类药物药代动力学分析方法研究进展[J]. 药学进展, 2017, 41(8): 592-599.
[4] 《药物相互作用研究技术指导原则》。
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