王德心

（中国医学科学院药物研究所，北京100050）

肽类药物研发的合理途径

王德心

（中国医学科学院药物研究所，北京100050）

肽的结构改造；HOPE策略；肽药的开发途径；固相肽合成

现代社会自然环境破坏、食品污染、生活方式的改变均造成了许多疾病的发生及蔓延。例如，各种癌症、心脑血管疾病、糖尿病及湿病、肝炎、各种老年性疾病、非典、甲流等爆发性传染病给人们带来了极大危害。近20年的临床统计表明，肽类药物正在成为治疗许多疾病的生力军。近几年，美国FDA新批准的活性肽药成分（API）每年均有10个以上；全世界每年上市的肽药达40个，处在临床各期的肽药约为270个[1]。许多肽药的年销售额已突破1亿美元，成为前景诱人的“重磅炸弹（blockbuster）”（表1）。

表1 近年国内外开发或上市的部分肽药

据统计，全球2006年生产肽类活性成分（API）的总产值已达120亿美元[2]。相比之下，我国现状远远差于美、欧、日诸国，甚至在国际市场上还不如韩国、印度（图1）。

1 我国肽药研发概况

1.1 跟风快，水平不高

在上世纪80年代，我国致力于合成肽药物研发的企业不过二三家。随着国外肽药的引进及诱人的市场状况，国内各地纷纷上马了许多从事肽药研发的厂家，尤其是2003年因非典（SARS）流行而导致了海南中和药业生产的胸腺五肽(TP5)广泛应用，使当年国内一下子出现了六七十家药厂生产此药。由于质量良莠不齐，迫使国家药监局紧急下文予以限停了绝大多数厂家。近10年，全国陆陆续续又新添了十几家肽药企业，其特点如下：①资金投入不低；②相关设备较好；③规模较小；④专业人员队伍薄弱。上述诸项中，尤属专业队伍最为关键。许多肽药企业虽然引进了国内外许多精英，学历学位也很高，但是精通肽化学或药物化学的专业人材却很少，因此严重制约了新药研发的上游。

1.2 创新性很差

作为化学合成药的一个分支，肽药在我国发展较晚，因此该行业的领导决策者对重大项目投入的认知及信心均不足，加之有关的专业人材配备不齐，造成我国肽药企业的综合创新能力很差。具体表现为：①以仿制为主，原创性肽药极少。②生产工艺多不合理，成本较高。③自主知识产权不多，含金量低。④产品种类少，各厂家之间重复过多。

2 创新是中国肽药企业应走的必由之路

针对目前状况，我国肽药研发领域首先要解决如下两个关键问题。

①决策者应加强风险意识。新药的研发是一种系统的高科技工程，收益与风险共存。那种“今天投入，明天就能赚钱”的想法是不实际的。有了充分的风险意识，才有决心踏上创新的路程。没有创新就没有出路。无数的成功事例已证明了此点。

②改善专业队伍现状。与其他化学合成药物一样，无论是新化学实体的设计与合成，还是放大工艺的合理化实施，均是肽药研发的上游而且是基础环节。然而令人遗憾的现状是国内许多肽药企业尽管引进、吸纳了许多高学历高学位的专业人才，但偏偏是少见懂得肽化学、药物化学的专门人才。究其原因可能是源自一种误解：“肽合成尤其是仪器自动化肽合成已是一种常规操作。”基于此观念，搞仿制产品、照方抓药也许可以应付过去，但是难以胜任全新结构设计与合成。即使面对结构修饰或工艺改革也难以完成。“没有金刚钻，难做瓷器活。”若想创新，必须培养或引进对口的、合格的专业人才。

3 实施合理的创新举措

3.1 Me-Too药的开发

根据我国肽药研发的基础与实力，短期内搞出突破性的全新结构的品种是不实际的。在全球的新药研发领域，Me-Too药的开发是一种事半功倍的捷径。目前，自日本到欧美，基于Me-Too药方式的新药研发依然占有相当的比重。值得我们注意的是，自上个世纪80年代以来已经发现了数以万计的活性肽。他们的化学结构及生物活性功能成为我们随手可用的先导物资源库。

对活性肽的Me-Too改造就是在保留部分原结构的基础上进行不同方式的结构改造（图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 具有专利前景。

事实上许多已在临床应用的肽药就是经过结构改造，由内源性活性肽衍变而来的。表2给出的仅是几个代表，从中可以看出Me-Too方式研发新肽药的巨大潜力。

表2 Me-Too方式开发肽药成功例

3.2 肽合成工艺的创新

与其他化学合成药的千变万化合成方法相比，肽化合物的合成方法确实更规范、更常规化。尤其是固相肽合成（SPPS）已成熟到可以实行仪器自动化程度。然而对肽药开发而言，目前已定型的固相合成工艺在经典肽结构改造及大批量制备这两方面均显不足。

3.2.1 经典固相肽合成策略的不足 在诸多方式的肽结构改造中，C端结构尤为重要。例如，亮丙瑞林、曲布瑞林、奥曲肽及我组正在研发的几种活性肽均在C末端含有已经变化的结构，由此提高了活性、改善了生物利用度。令人遗憾的是流行国内外的经典固相肽合成方式只能得到C末端为COOH的肽酸及CONH2的肽酰胺，无法直接制备肽醇及N－取代的肽酰胺。这是经典固相肽合成的先天不足。Alsina教授曾广泛收集、综述了合成肽醇及N－取代肽酰胺的方法[3]。连同我们查阅的亮丙瑞林（它的C端为N－乙基酰胺）的国内外合成方法，结论是没有直接的制备方法（表 3）。

表3 经典SPPS制备C－端改构肽的策略

表3中的前两例均在固相组装后用低浓度TFA切除树脂，得到带全保护基的肽酸中间体。然后于液相中再与乙胺进行缩合，最后进行液相中高浓度TFA的脱除侧链保护反应才得到终产物。此时会有酸解试剂及脱除下的侧保护副产物混在一起，使下一步的纯化更困难些。第3例的中间体游离肽酸在没有任何侧链保护基的情况下与乙胺缩合，难以保证不发生副反应（尤其是第二位残基His会引起麻烦）。第4～6例均采用了价格昂贵的特殊载体，在放大工艺中可行性差。

3.2.2 交叉匹配的HOPE策略[10]我实验室近年建立了一种可以避免在固相组装后还要进行液相引入C端结构及液相脱除侧保护反应的经典模式。它打破了多年来Fmoc化学与Boc化学互不配合的格局。HOPE（Hybridized Orthogona Protocol with Ease）策略的要点如下：①以最廉价的Merrifield树脂为固相载体。②将Fmoc化学、Boc化学配合用在Merrifield树脂上。③固相载体上脱除相关的侧保护基，免除液相中脱保护反应。④免除高浓度酸切树脂反应。⑤利用氨解反应引入C-端改构同时切除树脂载体。

为了评价HOPE的优越性，我们同时进行了以Merrifield树脂为载体的HOPE策略及以2-Cl-Trt树脂为载体的经典Fmoc策略同时制备了亮丙瑞林，其效率比较列于表4。

表4 固相经典方式与固相HOPE策略合成亮丙瑞林的比较

近年来，我组已用HOPE策略合成了上百种N-取代肽酰胺及肽醇产物。有些化合物已显示了很好的生物活性，可望开发为新的肽类药物。

3.2.3 脱保护试剂的低碳方式优化 在固相肽化学合成中，Boc化学的每步脱除α-Boc基及Fmoc化学中最后脱除侧链保护基均需要大量的酸解试剂。实际上的主要试剂为三氟乙酸（TFA）。在放大工艺中，TFA的高腐蚀性及其高成本是其最大的不足。此外TFA为有机氟化合物，对环境尤其是地球的臭氧层会造成严重破坏。因此开发TFA的替代物，如气体HCl制剂应是可行之举。实际上，国内外一些厂家已经采用或正在优化HCl制剂作为脱保护反应的条件。

此外，Fmoc化学策略中每个接肽循环均需不少的六氢吡啶作为脱Fmoc基的试剂。如果进行循环套用及回收再利用在经济效益及低碳环保两方面均大有作为。

[1]Verlander M.Industrial applications of solid-phase peptide synthesis-A statrs report[J].Int J Pept Res Ther，2007，13（1-2）：75-82.

[2]Sehgal a.Peptides 2006：New applications in discovery，manufacturing and therapeutics[M].Drug and Market Development Publishing，2006：223.

[3]Alsina J，Albericio F.Solid-phase Synthesis of C-TErminal modified peptides[J].Pept Sci，2003，71（3）：454-477.

[4]徐红岩，朱琦.亮丙瑞林的固相合成法：中国，200610119341.6[P].2008-06-11.

[5]刘建，李红玲.一种固相法和液相法结合制备亮丙瑞林的方法：中国，200910104993.6[P].2009-09-23.

[6]周达明.固相多肽合成亮丙瑞林的制备方法：中国，200510026047.6[P].2006-11-22.

[7]赵学平，杨东晖.一种亮丙瑞林的固相合成方法：中国，200710301599.2[P].2009-04-15.

[8]BuiCT，Bray AM.Acetophenone-based linkerforSolid Phase synthesis of secondary amides and sulfonamides on the multipin TM support[J].Tetr Lett，1999，（40）：3471-3474.

[9]MourtasS， Katakaliu C.Resin-bound aminothiols：synthesisand application[J].Tetr Lett，2003，(44)：179-182.

[10]王德心，杨潇骁，林浩.HOPE策略合成肽技术：中国，200710303792.X[P].公开号：CN101463070A.

多年来一直从事药物化学工作，尤其最近20多年来专门从事多肽药物合成，已发表论文及综述50多篇，申请专利10篇。主编、著并出版了《组合化学原理及应用指南》、《固相有机合成化学》及《活性肽与药物开发》三本书，作为全国药物化学专业研究生用教材。

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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、研究员、博士生导师。1982年毕业于中国协和医科大学研究生院，药物化学专业，1986～1991年美国Rockfeller大学访问学者，固相肽合成专业。