正式收录中国药典，Biacore 持续助力糖尿病药物研发

7 月 14, 2020

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7 月 2 日，国家药品监督管理局、国家卫生健康委发布公告，正式颁布 2020 年版《中华人民共和国药典》，此版药典将于今年 12 月 30 日起正式实施。

其中，以 Biacore 为代表的表面等离子共振法（SPR）正式收录于新版药典，以其直接测定结合反应，并能精密测定亲和力，包括结合/解离速率的优势，被推荐用于免疫原性测定、结合活性测定、分子间亲和力测定以及复杂样品中待定蛋白质浓度的测定（图 1）。

图 1，中国药典 2020 版关于 SPR 的部分截图

作为分子互作检测的金标准，Biacore 一直是药物研发与申报中必不可少的工具，已经广泛应用于抗体、重组蛋白、疫苗、小分子化合物等药物的研发与生产，超过 80% 的已上市抗体药均使用 Biacore 数据进行申报。除此之外，Biacore 在很多临床疾病的机理研究及治疗性药物研发过程中，均有广泛应用。这里详细介绍 Biacore 在糖尿病治疗药物开发中的应用。

GLP-1 类似物长效化

在糖尿病药物的研发中，GLP-1 受体激动剂无疑是最受瞩目的一类，目前上市的艾塞那肽（Exenatide）和利拉鲁肽（Liraglutide）都是 GLP-1 类似物。GLP-1 是人体肠道细胞分泌的一种肽类激素，通过结合 GLP-1 receptor 激活下游信号通路，以维持体内葡萄糖水平的平衡和营养物质代谢正常。

但是，作为一种多肽类药物，由于酶的水解作用和肾小球的滤过损失，GLP-1 类似物在体内的留存时间很短，研发人员一直致力于对 GLP-1 类似物进行改造，以延长其在体内的半衰期，提高药物的作用效果。

去年 9 月刊登在 RSC Advances 上的文章就报道了同济医院的研究人员改造得到的一种新的多肽药物，通过在 GLP-1 上连接一个白蛋白结合域（Albumin binding domain，ABD），来延长药物在体内的半衰期。其中，两种不同的 ABD 序列与人血清白蛋白的亲和力检测就是用 Biacore 完成的（图 2）。

图2：Biacore检测RetroMyelin原件与转录因子SOX10的互作结果

图 2 两种不同的 ABD 序列 XTS1/2 与人血清白蛋白结合亲和力

▶ 今年研究人员又创新性地设计了一种双特异性的 GLP-1 融合蛋白，这种全新的单链抗体融合蛋白 Everestmab 由三个部分组成：

突变的 GLP-1（A8 G），提高了对一些水解酶的抵抗能力；
人源化的纳米抗体 Anti-HSA，可以高亲和地结合白蛋白，有效逃逸肾小球滤过作用，提高药物半衰期；
人源化的纳米抗体 Anti-GLP-1R，特异性结合 GLP-1R，提高 GLP-1 激活靶点的效率。

在 Everestmab 的设计中，纳米抗体 Anti-HSA 和 Anti-GLP-1R 的亲和力直接决定了这种全新药物的作用效果。而这两个核心数据都是通过 Biacore 直接测定的。Biacore 检测结果显示 Anti-HSA 与人 HSA 的亲和力高达 0.83nM（图 3A），保证了药物在体内具有长的半衰期。而融合的 Anti-GLP-1R 纳米抗体可以精准靶向 GLP-1R，从而让 GLP-1 高效激活下游信号通路，发挥药效。Everestmab 集合了纳米抗体分子量低、特异性高，半衰期长，且亲和力高的优势，是一种潜在高效的糖尿病治疗药物。

图 3，Biacore 测定 Anti-HSA 与人（A）和猴（B）白蛋白结合的亲和力

糖尿病候选药物筛选

除了上述创新型药物开发之外，在糖尿病治疗药物的筛选中，Biacore 同样能够帮助研究人员快速高效的筛选到候选药物。最近，来自暨南大学的研究人员合成了一系列多肽类候选药物（PEP01-20），并以 GLP-1R 为靶点，用 Biacore 8K 进行了快速筛选。结果发现 PEP16 偶联了脂肪酸链之后得到的 PEP20 与 GLP-1R 的亲和力为 0.025μM（表 1），并且在体内展现了显著的促进胰岛素释放的活性和降低血糖水平的能力，长期给药效果与利拉鲁肽（Liraglutide）相当。

表 1，多肽类候选物与靶点 GLP-1R 的亲和力

Biacore 8K 在传承 Biacore 设备高数据质量的基础上，全新的 8 根进样针设计能够平行检测至少 8 种不同的样品，每天能够完成 2400 多个样品的检测。非常适合大量药物筛选与精确表征的实验，并且能够在最短时间内提供可信的高质量数据，从而大量节省实验时间，节省耗材成本，在药物筛选及精确表征中发挥着至关重要的作用。

糖尿病并发症发病机理研究

及治疗性天然产物发现

糖尿病除了与高血糖相关的「三多一少」（多饮、多尿、多食和体重减轻）的典型症状之外，还能引起一系列的并发症，导致各种组织，特别是眼、肾、心脏、血管、神经的慢性损害、功能障碍。其中糖尿病肾脏疾病（DKD）是慢性肾脏病的主要原因，目前治疗方法十分有限。而在我国传统中医中，有很多名方与草药用于治疗糖尿病及其并发症。其中，牛蒡子（Fructus Arctii）用于治疗 DKD 患者，可以显著降低 DKD 患者的蛋白尿水平，但其疗效背后的机制仍然不明。

牛蒡苷元（ATG）是牛蒡子的主要成分，通过不懈努力，科研人员找到了 ATG 在体内的靶点 PP2A，并用 Biacore 直接验证了 ATG 和 PP2A 的结合（图 4）。研究表明 ATG 可以调节 PP2A 亚基结构并增加其活性，是一种新型的 PP2A 激动剂。ATG 作为 PP2A 激动剂不仅可以用来治疗肾病，且具有普遍的抗炎症和抗肿瘤作用，因此具有十分广泛的应用前景。

图 4，Biacore 直接检测 PP2A 和 ATG 的结合

除了进行候选药物筛选和亲和力精确表征之外，Biacore 不仅可以找到治疗相关疾病的天然产物的潜在靶标，也可以通过特有的「垂钓与发现」功能，帮助发现中药等天然产物的有效成分，为包括中药在内的天然产物研究开辟新的途径。

总结

作为中美日三国药典收录的分子互作技术，Biacore 已广泛用于抗体、疫苗、多肽、小分子药物研发以及质控的各个环节。不仅在糖尿病药物的研发中发挥了重要作用，在其他许多药物的申报材料以及科研成果中都可以看到它的身影。

Biacore 高灵敏度、高重复性的硬件性能满足了高通量筛选、新药报批、临床分析和生产质控对数据质量和可靠性的严格要求，设备符合 GxP 和 21 CFR Part 11 的要求，将继续助力新药开发，共同实现创新疗法的可及，变革人类健康的未来。

参考文献：

1. Pan H, Xie Y, Lu W, et al. Engineering an enhanced thrombin-based GLP-1 analog with long-lasting glucose-lowering and efficient weight reduction[J]. RSC Advances, 2019, 9(53): 30707-30714.
2. Pan H, Su Y, Xie Y, et al. Everestmab, a novel long-acting GLP-1/anti GLP-1R nanobody fusion protein, exerts potent anti-diabetic effects. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2020;48(1):854-866.
3. Zhong X, Chen Z, Chen Q, et al. Novel Site-Specific Fatty Chain-Modified GLP-1 Receptor Agonist with Potent Antidiabetic Effects[J]. Molecules, 2019, 24(4).
4. Zhong Y, Lee K, Deng Y, et al. Arctigenin attenuates diabetic kidney disease through the activation of PP2A in podocytes.[J]. Nature Communications, 2019, 10(1): 4523-4523.