收藏
询价还在为“肥胖”焦虑？且看Biacore助力创新减肥药物更新迭代
长假过后，“减肥”总能成为朋友圈的关键词，但其实正常范围里的体重增加只需要控制饮食与加强运动即可解决。但随着人们生活水平的提高，近年来超出一般范围的肥胖症患病人数正在逐年升高，全球近20亿人超重或肥胖，这类患者除了体重的异常增加，还伴随着心血管疾病、2型糖尿病、慢性肾病、恶性肿瘤等多种风险，当减肥成为健康的必需条件，一个广阔的减肥市场随之成形。
19世纪90年代起，不同类别的减肥药都在不断研发并投入市场，但伴随着体重下降却带来了各种严重的副作用。因此，创新药物的研发势在必行，随着诺和诺德、礼来、辉瑞等知名药企纷纷加入该赛道，很快涌现出新一批的减肥药物。
生长分化因子15 (growth differentiation factor 15, GDF15) 是1997年发现的一种内分泌激素，是一种强大的食欲与体重调节剂。GFRAL，胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line derived neurotrophic factor, GDNF) 家族受体α样(GDNF-family receptor α-like, GFRAL) 蛋白是其受体，仅在后脑中表达, 该受体活化后通过辅助受体RET4-7发出信号，可导致食物摄入减少和体重减轻。随着GDF15-GFRAL-RET信号通路被发现，GDF-15在治疗肥胖、癌症及恶病质等疾病方面突显出了巨大潜力，成为了减肥药热门研究方向。
辉瑞和赛诺菲在2021年共同研发并发表了一篇题为“FcGDF15 glycoengineering and receptor binding afnity optimization for body weight regulation”的文章，阐述了一种全新的GDF15药物设计开发方案，基于GDF15-GFRAL晶体结构通过Fc融合及N -链糖基化位点突变相结合，使用Biacore筛选半衰期延长、溶解性和蛋白酶抗性提高的优化突变体，更好地发挥其减肥作用。
图1 GDF15-GFRAL晶体结构及N聚糖结合位点
研究人员在进行Fc融合设计以后，对Fc-GDF15野生型的不同的N-链糖基化位点进行突变获得不同突变体，从中筛选得到了产量高于野生型及血清稳定性较好的突变体2（Mutant 2）及突变体3（Mutant 3）。
为了进一步优化GDF与GFRAL的亲和力，研究人员将A (L36H)、B (L36R) 与C (V98I)三种突变位点引入了Mutant 2与Mutant 3，使用Biacore及抗人抗体Fc捕获试剂盒抗体对各类Fc-GDF15突变体进行捕获，随后将不同浓度的人/鼠GFRAL作为分析物，对Fc-GDF15突变体与人和小鼠GFRAL的结合动力学/亲和力进行检测。结果如表1所示，Fc-GDF15的所有样品与hGFRAL受体的亲和力KD远高于与mGFRAL受体的亲和力，说明该Fc融合的设计可以具有更好的人受体识别功能，更适合后续的设计应用。
表1 Biacore检测Fc-GDF15突变体与hGFRAL/mGFRAL的结合亲和力
其中野生型Fc-GDF15对hGFRAL的结合亲和力KD为11 nM，Mutant 2与Mutant 3的受体结合亲和力也与野生型相当（分别为10 nM和11.2 nM），这证实了引入的n -聚糖不影响GFRAL的结合。而其中ABC三点突变的引入，除了Mutant 2B未能完成表达，其余突变亲和力均有明显提升，尤其是Mutant 3B的引入使其与hGFRAL/mGFRAL的亲和力有了显著提高，分别为3.68 nM及82.8 nM，比Mutant 3提高了三倍有余，证明Mutant 3B在亲和力水平上是最合适的设计。Biacore除了可以获得亲和力(KD)之外还能获得动力学数据，包括结合速率常数（ka）以及解离速率常数（kd），揭示了其结合解离的整个流程。如表2所示，在针对同一受体的所有突变体中Mutant 3B的解离速率是最低的，也揭示了其高亲和力是由于与受体的慢解离造成的。后续在功能活性检测中，又筛选获得了Mutant 2C，在动物实验中确证了突变体Mutant 3B及Mutant 2C，为Fc-GDF15的优化设计，其产量、蛋白酶抗性和体内半衰期均有显著改善，是未来极具前景的基于GDF15的肥胖症治疗药物。
表2 Biacore检测Fc-GDF15突变体与hGFRAL/mGFRAL的结合亲和力/亲和力
减肥药研究领域除了GDF15之外，GLP-1受体激动剂，即胰高糖素样肽-1受体激动剂（GLP-1RA）也就是近年来的新型降糖药也有着非常好的减肥效果，也是热门的研究方向，诺和诺德、礼来等均在此赛道竞相推出新品。近日，在国内申报上市的礼来的划时代的GIP/GLP-1R双靶点激动剂替尔泊肽（Tirzepatide），以及广受好评的诺和诺德的司美格鲁肽（Semaglutide），也同样在研究中使用Biacore！而纵观GLP-1RA的研发历史，Biacore在药物筛选，长效化，免疫原性的研究中都发挥了核心作用，在小编上一期的微信稿中也有详细揭秘。👉🏻【群雄逐鹿，GLP-1RA赛道到底谁是最终赢家？】
图2 CDE官网申报上市信息
最后，小编想补充一句，减肥药只是超出一般范围的肥胖症患者的良药，而不是追求“极致瘦身”的捷径，合理用药，健康第一！
无论是GDF-15还是GLP-1RA，无论是辉瑞、赛诺菲还是礼来、诺和诺德，减肥药市场终究庞大，还值得各大公司竞相开发。作为唯一被中国、美国、日本药典收录的分子互作检测技术，Biacore已经广泛应用到减肥药物开发的各环节。Biacore 作为分子互作检测金标准，也可以广泛用于抗体、疫苗、多肽、小分子药物的研发、机理研究、免疫原性、质控放行等各环节，将继续为新药开发护航助力。