具有降糖和减肥双重作用的新型多肽的设计、合成及生物活性研究

Glucagon-like peptide -1 (GLP-1) is an endogenous incretin which plays an important role in glucose and body weight managements, however, the biological activities of GLP-1 were restricted by its short half-life and poor blood brain barrier permeability. By using novel GLP-1 analog XenGLP-1 as a starting point, this proposed project will conduct structural modification on the enzymatic site and C-terminal of XenGLP-1. The enzyme stability and hypoglycemic activity of the synthesized XenGLP-1 derivatives will be evaluated to explore the structure-activity relationship (SAR). The selected XenGLP-1 derivatives will be further conjugated with cell penetration peptide SynB3 to improve the stability and blood brain barrier permeability. The pharmacokinetic profile, hypoglycemic and body weight lowering effects of XenGLP-1 and XenGLP-1-SynB3 conjugates will be comprehensively studied to discover novel long-acting hypoglycemic and body weight lowering (weight-loss) XenGLP-1 conjugates. It is anticipated that our research will provide proper lead compound for obesity type 2 diabetes treatment. Furthermore, it is also expected that our exploration of XenGLP-1-SynB3 conjugates aims to find the relationship between blood brain barrier permeability and hypoglycemic activity as well as weight reduction will pave the road for the development of novel long-acting antidiabetes and antiobesity peptide drugs.

胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是一种具有降糖和减肥双重活性的多肽，但其较短的半衰期和较差的血脑屏障透过性限制了其降糖及减肥作用。本课题拟首先对前期研究发现的新型GLP-1类似物XenGLP-1的酶解位点进行结构修饰和生物活性测试，通过构效关系研究筛选出稳定性高、降糖活性好的XenGLP-1衍生物。然后，将优选的衍生物与特殊阳离子穿膜肽SynB3缀合形成缀合肽，在保持衍生物降糖活性的同时利用SynB3进一步提高衍生物的半衰期和血脑屏障透过性。最后，通过比较衍生物缀合SynB3前后的药代性质、降糖及减肥活性，以期获得具有良好降糖及减肥作用的新型长效XenGLP-1缀合肽。本项目的完成既能为肥胖2型糖尿病治疗药物的研发提供理想的先导化合物，又能深入研究缀合肽的血脑屏障穿透能力对其降糖及减肥作用的影响规律，为研发治疗肥胖2型糖尿病的新型长效多肽药物提供理论依据。

本项目主要研究课题是具有降糖和减重双重生物活性的新型多肽类似物的设计、合成及生物活性研究。GLP-1是人体的一种内源性降糖多肽，其最大的优点在于可以血糖依赖性的促胰岛素分泌，避免了临床糖尿病治疗中病人常存在的产生低血糖症的危险，同时GLP-1还具有部分减重作用。然而，GLP-1在体内会被二肽基肽酶IV快速降解而失去活性，其半衰期只有两分钟左右，故GLP-1难以获得临床使用。目前已有7个GLP-1类药物上市，然而，已上市或正在进行临床研发的GLP-1类药物的骨架都是基于天然GLP-1或exendin-4，骨架的局限性极大的限制了新型GLP-1类药物的发现。因此，发现具有全新骨架的GLP-1类似物，对于GLP-1类药物研发具有重要意义。.为了寻找具有全新骨架的GLP-1类似物，申请人没有采用传统的GLP-1类药物研究手段，而是将研究方向集中在发现动物来源的GLP-1类似物，并对其进行结构优化，寻找具有高效降糖和减重双重生物活性的多肽。主要取得以下结果：.（1）从非洲爪蟾体内发现了三个具有全新骨架的GLP-1类似物，通过系统的结构优化及生物活性研究，最终发现了稳定性和降糖活性均显著优于天然GLP-1的新型非洲爪蟾GLP-1类似物（XenGLP-1）。.（2）采用新型多肽长效化手段，包括石胆酸和霉酚酸化方式，设计得到了一系列的XenGLP-1长效衍生物。通过生物活性研究发现了数个基于XenGLP-1的抗糖尿病先导化合物，并且发现部分长效XenGLP-1衍生物还具有优异的减重作用，具有很高的治疗肥胖和糖尿病的应用前景。.（3）利用双马来酰亚胺小分子，结合脂肪酸化修饰手段，设计得到了二聚衍生化和脂肪酸化的XenGLP-1衍生物。二聚化显著提高了XenGLP-1的生物活性，抵消了脂肪酸化对活性的负面影响，而脂肪酸化显著提高了稳定性，从而实现了稳定性和活性同步提高，该修饰手段也可以应用于其他活性多肽的长效化修饰。.（4）将穿膜肽SynB3与XenGLP-1相缀合，设计得到的XenGLP-1-SynB3具有一定的降糖活性和减重作用。.以上结果为基于XenGLP-1的新型降糖减重多肽的研发提供了研究基础，本项目共发表SCI论文13篇，申请发明专利5项，已授权1项。