胰高血糖素样肽-1的分子重构及构效关系研究

胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是一种血糖依赖性降糖多肽，对糖尿病治疗有良好的应用前景，但由于在体内易被酶解失活导致半衰期短而无法应用于临床。本项目拟采用非天然氨基酸改构及定点修饰技术，同时针对其序列中的易酶解位点和受体结合相关区进行分子重构。经结构分析及优化设计，在GLP-1易酶解位点处引入特定非天然氨基酸，同时，在其C末端添加模拟肽段（包括含非天然氨基酸的多肽），获得系列GLP-1突变体和类似物；对其抗酶解能力、受体亲和力以及生物活力进行比较研究，探讨其结构与功能之间的关系；对选定重构体进行PEG定点修饰，比较其修饰前后的生物活性、理化性质及免疫原性，以期获得性质稳定、生物活性高且半衰期长的GLP-1重构体或PEG化GLP-1类似物。本项目的完成不仅可获得糖尿病治疗的候选药物分子-长效GLP-1类似物，还可以深入揭示GLP-1的构效关系，为深入研发糖尿病治疗药物提供理论基础和研究思路。

“胰高血糖素样肽-1的分子重构及构效关系研究”项目获准实施后，通过项目组全体成员的共同努力，课题进展顺利，圆满完成了研究计划，达到了预期目标。本项目建立并完善了非天然氨基酸定点引入系统，通过计算机模拟，分析GLP-1的结构与功能之间的关系，结合非天然氨基酸改构及定点修饰技术，针对其序列中的易酶解位点和受体结合相关区进行了分子重构。经结构分析及优化设计，设计制备了一系列GLP-1突变体和类似物，并对其抗酶解能力、受体亲和力以及生物活力进行比较研究，筛选获得了GLP-1类似物EC，EC具有较高的降糖活性和良好的稳定性。采用定点修饰技术对EC重构体进行PEG定点修饰，获得修饰产物PEC，并在糖尿病小鼠模型上评价了该修饰物的抗糖尿病作用。测定数据显示，PEC的半衰期达27.12 ± 5.75小时，体内稳定性显著增强。该修饰物对糖尿病小鼠的空腹血糖，空腹胰岛素和糖化蛋白都具有显著的改善作用。病理切片检测发现PEC可明显改善糖尿病小鼠的胰岛病变并提高其胰岛内胰岛素水平。以上数据表明PEC可作为降糖药物先导分子进行进一步的开发。