柳夢媛，徐晨，姚文兵，田浤*

（1.中國藥科大學生命科學與技術學院，江蘇 南京211198；2.北京三元基因藥業(yè)股份有限公司，北京102600）

自1953年首個具有生物活性的多肽成功合成以來，多肽和蛋白質藥物的研究發(fā)展迅速[1]。隨著生物技術的發(fā)展，多肽和蛋白質藥物廣泛應用于多種疾病的治療中，包括血液系統(tǒng)疾病、癌癥、內分泌系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、免疫系統(tǒng)疾病、呼吸系統(tǒng)疾病等。為保證多肽和蛋白質藥物在體內的最高生物利用度和活性，目前其主要給藥途徑仍是注射給藥，但這大大降低了患者的依從性。由此，多種不同的給藥方式已被開發(fā)，包括口服給藥、鼻腔給藥、口腔黏膜給藥、肺部吸入給藥、直腸給藥、陰道給藥、結膜給藥、經皮給藥等，其中口服給藥是最方便、患者依從性最高的給藥方式，所以對多肽和蛋白質藥物口服給藥途徑的開發(fā)一直是研究的熱點。

但胃腸道特有的生理環(huán)境給口服多肽和蛋白質藥物的開發(fā)帶來了巨大挑戰(zhàn)，消化道不僅是攝取營養(yǎng)物質的場所，還是抵御內外病原微生物和外來異物入侵的屏障，同時也阻礙了藥物的吸收，胃腸道內各種酶和pH的降解作用、腸道屏障以及生物外排系統(tǒng)均會對多肽和蛋白質藥物的吸收產生影響[2]。為克服這些影響因素，通過不同機制提高多肽和蛋白質藥物口服吸收的方法不斷被開發(fā)，有些方法已趨于成熟，但大多數距進入臨床試驗階段仍有較大差距[3]。本文對口服多肽和蛋白質口服吸收途徑、影響因素、提高多肽和蛋白質藥物口服吸收的方法以及相關臨床試驗進行綜述。

1 多肽和蛋白質藥物口服吸收途徑

1.1 細胞旁路途徑

細胞旁路途徑指多肽和蛋白質穿過腸上皮細胞間隙到達基底外側，是一種無需能量消耗的被動運輸途徑，依賴于腸上皮細胞兩側的藥物濃度和電化學勢差。然而細胞間的緊密連接只允許水分子和必要的離子通過，選擇性阻擋大分子、毒素和微生物，阻礙了多肽和蛋白質藥物的細胞旁路吸收途徑[4]。

1.2 跨細胞途徑

跨細胞途徑指多肽和蛋白質被腸上皮細胞吸收，在細胞內移動，最后被釋放到基底外側的過程。由于細胞膜在不存在特定轉運蛋白的情況下不允許多肽和蛋白質這類親水性溶質通過，其攝取主要依賴于內吞作用。即使多肽和蛋白質藥物成功進入吸收性腸細胞，一系列細胞內途徑會促使外源蛋白進入溶酶體途徑，從而導致藥物降解，或將外源蛋白重新送回黏膜表面進行腔分泌而不是基底外側分泌，無法進入循環(huán)系統(tǒng)發(fā)揮藥效[5]。與普通的吸收性腸細胞相比，M細胞運輸物質的能力更強。M細胞是胃腸道上皮細胞內一種特殊的抗原攝取細胞，具有高內吞和低降解特性，可能在多肽和蛋白質藥物的運輸中起著重要的作用。

2 消化道對多肽和蛋白質藥物口服吸收的影響因素

消化道對多肽和蛋白質藥物口服吸收的影響因素見圖1。

圖1 多肽和蛋白質藥物口服吸收影響因素示意圖[2]Figure 1 Schematic diagram of factors affecting the oral absorption of peptides and protein drugs

2.1 生化屏障

生化屏障指消化道的酸堿環(huán)境和消化酶的降解作用對多肽和蛋白質藥物的影響。胃部酸性環(huán)境（pH 1.2 ～ 3.0）和腸堿性環(huán)境（pH 6.5 ～ 8.0）會引起 pH誘導的多肽和蛋白質藥物氧化、脫酰胺或水解，導致其失活。此外，胃腸道內的多種蛋白水解酶以及刷狀緣膜中的蔗糖酶和數十種肽酶，也能導致多肽和蛋白質藥物失活[6]。

2.2 物理屏障

2.2.1 腸黏液屏障腸黏液是由胃黏液細胞和腸上皮杯狀細胞分泌的黏蛋白構成的凝膠網狀結構。分泌的黏蛋白通過二硫鍵連接形成高度糖基化的大分子，從而可以穩(wěn)定黏蛋白復合物并防止酶促降解[7]。當藥物與黏液層相互作用時，會遇到以下障礙：1）黏液不斷分泌和脫落，藥物或藥物輸送系統(tǒng)必須向上游擴散才能到達和穿過腸上皮；2）黏蛋白網絡對多肽和蛋白質藥物的通透性低；3）黏液能夠與存在于黏膜表面的藥物、毒素等形成多種低親和力的相互作用。

2.2.2 腸上皮屏障腸上皮屏障包括細胞間復合物以及吸收性腸細胞。這些單層極化細胞通過緊密連接、黏性連接和橋粒互相連接。這些復合物形成致密的結構以維持上皮的完整性，同時阻礙了多肽和蛋白質藥物的細胞旁路途徑。此外，多肽和蛋白質藥物被腸上皮細胞吸收后可能會進入溶酶體途徑被降解，也可能經腔內分泌重新到達黏膜表面[8]。

2.3 生物外排系統(tǒng)

多藥耐藥蛋白和P-糖蛋白等外排系統(tǒng)與細胞內代謝酶（如細胞色素P450酶）的結合也是導致多肽和蛋白質藥物口服生物利用度低的重要因素[9]。

3 提高多肽和蛋白質藥物口服吸收的方法

目前針對胃腸道不同區(qū)域促進多肽和蛋白質藥物吸收的改進策略見圖2。

圖2 針對胃腸道不同區(qū)域促進多肽和蛋白質藥物吸收的改進策略[2]Figure 2 Strategies to promote the absorption of peptides and protein drugs in different areas of the gastrointestinal tract

3.1 微粒給藥系統(tǒng)

3.1.1 微球微球是藥物在聚合物基質中均勻分散形成的微小球狀體。微球具有許多優(yōu)點，如胃排空快、藥物釋放快、增加藥物溶解度、降低毒性，還能有效保護被包裹的藥物不被降解，并控制藥物釋放。

The observables of the wide-and narrow-lane ambiguities are defined as follows,respectively:

Martínez-López等[10]以阿魏酸為原料，制備了不同胰島素/木聚糖質量比的阿拉伯木聚糖微球，在體外控釋實驗中微球保留了約75%的胰島素，對糖尿病小鼠模型具有顯著降血糖作用。Zhou等[11]合成了載35%胰島素的鐵基金屬有機骨架（metalorganic framework，MOF）納米粒并將其嵌入到可生物降解的微球中，該微球能有效防止MOF納米粒在酸性條件下的降解，并能在模擬腸液中釋放MOF納米粒，糖尿病大鼠經口給藥該微球后血漿胰島素水平明顯升高，降糖作用明顯增強，相對利用度為7.8%。Zhang等[12]制備的載胰島素微球經口給藥糖尿病大鼠后觀察到明顯的劑量依賴性降糖作用。

3.1.2 微乳微乳是表面活性劑、油和（或）水分子通過物理力（特別是疏水相互作用）聚集在一起的熱力學穩(wěn)定的膠體分散體。微乳可增加藥物溶解度，具有制備簡單、黏度低、包封率高等優(yōu)點。微乳分為水包油型微乳（O/W）和油包水型微乳（W/O），其中W/O型微乳能夠顯著改善胃腸道對多肽和蛋白質的吸收能力。

Momoh等[13]開發(fā)了一種以蝸牛黏蛋白為基礎的口服胰島素微乳系統(tǒng)，該系統(tǒng)胰島素包封率在70%以上，體外釋放保持在10 h以上，糖尿病大鼠模型經口給藥8 h后仍能有效降低血糖水平。Kaur等[14]研制了含胡椒堿作為吸收促進劑、白蛋白作為胰島素口服穩(wěn)定劑的W/O/W型微乳，Caco-2細胞對該微乳比游離胰島素具有更高的攝取能力。

3.1.3 脂質體脂質體由尾對尾排列的磷脂分子同心環(huán)組成，主要通過疏水作用結合在一起。脂質體可以將親水性物質包裹在其親水核心內，并將兩親性或親脂性物質包裹在其疏水脂質雙層內。因此，脂質體既可以包裹親水性蛋白質，也可以包裹具有較大疏水結構域的蛋白質（如鑲嵌在細胞膜上的蛋白質）。

Wu等[15]制備了脫氧膽酸和殼聚糖共軛修飾脂質體，該脂質體可以保護胰島素不被Caco-2細胞內溶酶體破壞，在糖尿病大鼠模型中顯示出顯著降血糖作用，口服生物利用度為16.1%。Wang等[16]將牛血清白蛋白吸附到陽離子脂質體上，形成蛋白質冠狀脂質體，目的是克服黏液和上皮屏障，對糖尿病大鼠空腸內給藥后有明顯的降血糖作用，口服生物利用度最高可達11.9%。

3.1.4 納米粒納米粒是直徑在10～100 nm的超微小藥物載體，使被包裹的多肽和蛋白質藥物免受胃腸道環(huán)境的破壞。制備納米粒的載體材料分為天然材料和合成材料：天然材料包括明膠、透明質酸、纖維素、殼聚糖、環(huán)糊精等；合成材料包括聚乳酸-羥基乙酸、聚己內酯、聚酸酐等。天然高分子材料降解較快，藥物釋放速度較快；合成高分子材料釋放速度相對較慢，可持續(xù)數天或數周。

pH響應型載體可以保護多肽和蛋白質藥物免受胃中酸性環(huán)境的影響，在腸道中性或堿性環(huán)境下釋放藥物，并增加腸上皮對多肽和蛋白質藥物的通透性。應用較廣泛的材料有殼聚糖、海藻酸鹽、Eudradit?-S100（ES）、Eudradit?-L100（EL）， 這些材料通常具有低毒、良好的黏附性和生物相容性。近年來還有研究人員將維生素B12與pH響應型載體結合，利用人體天然的維生素B12運輸系統(tǒng)提高多肽和蛋白質藥物在腸道的吸收。用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的pH響應型載體見表1。

表1 用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的pH響應型載體Table 1 pH-responsive carriers on oral delivery of peptides and protein drugs

3.2 吸收促進劑

吸收促進劑是一種能瞬時提高腸道上皮屏障通透性以促進口服生物利用度低的大分子滲透的物質[20]。近年來吸收促進劑用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的研究進展如表2所示，其中以N-[8-(2-羥苯基)氨基]辛酸鈉（N-[8-(2-hydroxybenzoyl)aminocaprylate]，SNAC）為吸收促進劑的口服胰高血糖素樣肽-1（glucagon-like peptide-1，GLP-1）受體激動劑索馬魯肽（Rybelsus?）已成功上市，用于治療2型糖尿病。大多數吸收促進劑仍存在一定安全性問題，可能會引起腸上皮損傷，導致腸道炎癥以及病原體和毒素共吸收。

表2 用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的吸收促進劑Table 2 Permeation enhancers on oral delivery of peptides and protein drugs

3.3 細胞穿透肽

細胞穿透肽由5 ～ 30個氨基酸構成，通常是從能有效進行膜轉位或入侵細胞的病毒、非病毒蛋白或更小的分子中提取的多肽序列[3]。與傳統(tǒng)的吸收促進劑不同，細胞穿透肽能夠通過細胞內吞作用和直接轉位等機制促使藥物被腸上皮細胞吸收，而不會破壞腸上皮屏障，具有較高的安全性[26]。由于細胞穿透肽同屬于肽類，同樣需要保護，這也是細胞穿透肽自身的局限性。

Li等[27]為改善胰島素口服吸收，制備了新型細胞穿透肽（SAR6EW）殼聚糖納米載體，體內實驗表明，口服該納米粒對糖尿病大鼠的降糖效果優(yōu)于無細胞穿透肽的納米粒。Guo等[28]則以細胞穿透肽和兩親性殼聚糖衍生物修飾的納米粒為載體，以促進胰島素在結腸吸收，對糖尿病大鼠模型的療效評價表明，經細胞穿透肽修飾后納米粒的降糖效果是無細胞穿透肽修飾納米粒的1.79倍。

3.4 腸道黏附貼片

腸道黏附貼片可防止藥物在胃腸道內降解，通過在給藥部位形成局部藥庫來促進其腸道吸收，并提供單向、受控的藥物釋放，同時防止腔內藥物丟失。腸道黏附貼片是2 ～ 4層獨特的口服給藥裝置，以控釋方式輸送藥物。不同類型腸道黏附貼片組成及功能如表3[29]和圖3[30]所示。

圖3 不同類型腸道黏附貼片示意圖Figure 3 Schematic diagram of different types of intestinal adhesion patches

表3 腸道黏附貼片組成及功能Table 3 Composition and function of intestinal adhesion patches

Gupta等[31]用卡波姆、果膠和羧甲基纖維素鈉的混合物制備了一種腸道貼片，不僅對小腸有強大黏附力，還提高了艾塞那肽的口服生物利用度。Banerjee等[32-33]則在裝載有胰島素的腸道貼片中加入了吸收促進劑和蛋白酶抑制劑，進一步增加了降糖效果；隨后開發(fā)了膽堿和香葉酸鹽離子液體，增強了胰島素的細胞旁路轉運，并通過使黏液層變薄促進吸收[34]；在之后的研究中在腸道貼片的基礎上引入離子導入技術，即通過對腸細胞施加電流來打開緊密連接[35]，Zhuang等[36]已開發(fā)出一種電子膠囊，可以在胃腸道以受控的方式輸送藥物。

雖然對腸道貼片口服給藥系統(tǒng)的研究取得積極進展，但需要進行安全性、穩(wěn)定性和大規(guī)模生產可行性評估來確定其臨床適用性。隨著技術的發(fā)展和對新型材料的探索，腸道黏附貼片可能發(fā)展為高效的口服給藥系統(tǒng)。

3.5 水凝膠

水凝膠具有三維交聯(lián)分子結構，可吸收大量水分并在生理環(huán)境中膨脹。水凝膠中含有水、交聯(lián)聚合物、蛋白質以及黏附性聚合物，有助于延長多肽和蛋白質藥物在特定腸道區(qū)域的滯留時間，同時防止被蛋白酶降解[37]。水凝膠的這些特性在胰島素、疫苗等多肽和蛋白質藥物的口服遞送中產生了顯著的效果，用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的水凝膠如表4所示。

表4 用于口服遞送多肽和蛋白質藥物的水凝膠Table 4 Hydrogel on oral delivery of peptides and protein drugs

4 口服多肽和蛋白質藥物臨床試驗

目前已成功上市的口服多肽藥物有索馬魯肽（Rybelsus?）和奧曲肽（MYCAPSSA?）。諾和諾德公司（Novo Nordisk）的口服索馬魯肽藥物活性成分與注射劑相同，但諾和諾德將其與促吸收劑SNAC共制劑，可直接通過口服吸收。在包括10項Ⅲ期臨床試驗的“先鋒”計劃中，研究人員考察了每日1次口服索馬魯肽治療2型糖尿病的安全性和有效性，包括與口服藥物西格列汀、恩格列凈以及注射用利拉魯肽進行的頭對頭研究。研究結果顯示，口服索馬魯肽在安全性和耐受性方面與其他GLP-1受體激動劑一致，且在降低糖化血紅蛋白和減輕體質量方面優(yōu)于以上3種藥物，2019年9月20日美國FDA批準該藥物上市，用于治療2型糖尿病[42-43]。Tuvia等[44]使用其開發(fā)的瞬間透水性改 性 劑（transient permeability enhancer，TPE?）研制的緩釋奧曲肽膠囊，能夠防止奧曲肽受到消化酶的降解，并打開緊密連接促進其在結腸的吸收。在猴和人藥代動力學研究中，口服20 mg奧曲肽與皮下注射0.1 mg奧曲肽的藥代動力學曲線無顯著差異[45]，隨后的Ⅲ期臨床試驗結果表明接受口服奧曲肽治療的患者在實驗結束時的平均胰島素樣生長因子水平在正常范圍內[46]，該藥于2020年6月26日由美國FDA批準上市，用于治療肢端肥大癥。目前口服多肽和蛋白質藥物正在開展的臨床試驗如表5所示。

表5 口服多肽和蛋白質藥物臨床試驗相關進展Table 5 Progress of clinical trials of oral peptides and protein drugs

5 結語與展望

目前多肽和蛋白質藥物口服給藥系統(tǒng)仍是研究熱點，多種促進吸收的方法也已被開發(fā)，其中GLP-1受體激動劑與吸收促進劑SNAC共制劑為口服索馬魯肽并成功上市，無疑是口服多肽和蛋白質藥物取得的重大成果，但大多方法距離臨床應用仍有較大的差距。

除自身還有進步空間外，這些方法只改善了藥物的吸收問題，而被腸道吸收之后這些不再受保護的多肽和蛋白質藥物分子還需要隨著血液循環(huán)才能到達作用部位，在這個過程中不僅會受到血漿中內肽酶和外肽酶的降解，還要經歷肝臟的首過代謝，這些因素均有可能導致這些藥物在到達作用部位之前失活。此外，目前任何一種制劑技術制備的口服多肽和蛋白質藥物的生物利用度遠低于注射劑，需要大量合成，這大大提高了生產成本。這些方法用于多肽和蛋白質藥物口服給藥系統(tǒng)臨床研究需要蛋白質化學以及制劑技術的共同發(fā)展。