目前最受歡迎的GLP1類單藥療法司美格魯肽可通過促進(jìn)胰島素分泌來控制血糖，還能持久引發(fā)飽腹感，減少食欲。但這類藥物會(huì)引起惡心和嘔吐等副作用，這些副作用會(huì)影響患者治療。 2024年7月10日，Kuei-Pin Huang等人在Nature上發(fā)表了一篇題為Dissociable hindbrain GLP1R circuits for satiety and aversion的研究，研究結(jié)果指出未來的減肥藥物可以通過選擇性靶向孤束核NTS的GLP1R神經(jīng)元，來避免引起厭惡感，從而提高治療的依從性和有效性[1]。今天我們就來聊聊GLP1R~
1、GLP1R結(jié)構(gòu)
1992年，Thorens從大鼠胰腺β細(xì)胞分離并鑒定出第一個(gè)胰高血糖素樣肽-1受體（GLP1R）cDNA [2]，次年1993年克隆了人類GLP1R。GLP1R與胃抑制肽受體（GIPR）一樣，屬于G蛋白偶聯(lián)受體(GPCR)的B1類受體家族。人源胰高血糖素樣肽-1受體（hGLP1R）由位于6 號(hào)染色體上的GLP1R基因編碼，大小為40kb，含14個(gè)外顯子左右。人和大鼠GLP1R均含有463個(gè)氨基酸，小鼠GLP1R為489個(gè)氨基酸，與hGLP-1R同源性分別為91%和84%。
與所有B類GPCR一樣，GLP1R具有100-150個(gè)殘基的N端ECD，連接到一個(gè)完整的7TM結(jié)構(gòu)域，這是所有GPCR的典型特征，具有七個(gè)α螺旋 (TM1-TM7)，由三個(gè)細(xì)胞內(nèi)環(huán)（ICL1-ICL3）和三個(gè)細(xì)胞外環(huán)（ECL1-ECL3）隔開，另外還有一個(gè)胞內(nèi)C端結(jié)構(gòu)域。GLP1R蛋白N端ECD結(jié)構(gòu)域可形成三層α-β-βα折疊，由三對(duì)半胱氨酸二硫鍵穩(wěn)定。N端ECD可結(jié)合胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的C端螺旋，包含參與配體識(shí)別和結(jié)合的關(guān)鍵區(qū)域。與配體結(jié)合后，N端會(huì)發(fā)生構(gòu)象變化，從而激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)?？缒そY(jié)構(gòu)域(TMD)可結(jié)合GLP-1的N端區(qū)域，而且在TMD結(jié)構(gòu)域中，有一個(gè)極性殘基的支點(diǎn)，可調(diào)節(jié)受體的偏向信號(hào)傳導(dǎo)。胞內(nèi)C端與胞內(nèi)信號(hào)蛋白相互作用，啟動(dòng)下游信號(hào)通路[4]。
Figure 1. The structure of GLP1R [4]
2、GLP1R分布與功能
GLP-1R 廣泛分布在胰腺、胃、十二指腸、肺、心臟、腎臟和腦等許多組織和器官中，但主要是在胰島β細(xì)胞中表達(dá)，腦中GLP-1r 密度最高的是孤束核、后區(qū)、腳間核、后背核和腹側(cè)被蓋核、下丘腦核、丘腦核、伏隔核和側(cè)隔[5]。
GLP1R可通過與GLP1及其類似物結(jié)合激活后發(fā)揮生物學(xué)功能。在胰島β細(xì)胞中，GLP-1R的主要作用是促進(jìn)胰島β細(xì)胞的增殖，刺激胰島素的合成與分泌，并抑制胰高血糖素的合成與釋放。在胃腸道等組織中，GLP-1R可以抑制胃酸分泌和胃腸道的蠕動(dòng)，延遲胃的排空，增加飽食感，減少食物攝取。在神經(jīng)組織中，GLP-1R信號(hào)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)，特別是參與食欲調(diào)節(jié)的區(qū)域。GLP-1R的激活會(huì)促進(jìn)飽腹感，從而減少食物攝入量并改善體重管理。在心血管方面，GLP-1R可以提升心血管的功能，減少炎癥[6]。
Figure 2. The role of GLP1 or GLP1R agonists [6]
3、GLP1R信號(hào)作用機(jī)制
如前所述，GLP1R主要通過與其配體GLP1及其類似物結(jié)合激活后發(fā)揮生物學(xué)功能，這里重點(diǎn)介紹GLP1R在胰腺中的信號(hào)作用機(jī)制。在胰腺中，目前認(rèn)為GLP-1R主要通過Gαs /cAMP 通路發(fā)出信號(hào)，但有證據(jù)表明GLP-1R也與Gαq和其他G蛋白偶聯(lián)。GLP-1R激活后，C末端發(fā)生磷酸化，進(jìn)一步募集β-arrestin，導(dǎo)致受體內(nèi)化和脫敏。Gαs/cAMP通路可直接引發(fā)葡萄糖誘導(dǎo)的胰島素顆粒分泌。GLP-1R完全激活后，會(huì)與Gαs進(jìn)行偶聯(lián)并激活腺苷酸環(huán)化酶（AC），使ATP轉(zhuǎn)化為環(huán)磷酸腺苷（cAMP），從而增加cAMP的濃度。cAMP水平升高會(huì)進(jìn)一步激活蛋白激酶A（PKA）和Rap鳥嘌呤核苷酸交換因子4（RAPGEF4，又稱EPAC2）。激活的PKA和EPAC2可以關(guān)閉ATP依賴性的K +通道和電壓依賴性的K +通道，使細(xì)胞膜去極化，同時(shí)激活電壓依賴性鈣通道（VDCC），引起Ca2+內(nèi)流。除了cAMP的經(jīng)典功能外，cAMP/CREB通路還能誘導(dǎo)胰島素受體底物2 (IRS2) 表達(dá)并促進(jìn)β細(xì)胞存活，這也進(jìn)一步證明了GLP-1類似物對(duì)β細(xì)胞的保護(hù)作用 [7] [8] [9] [10]。
Figure 3. Signaling pathways of GLP-1R in pancreatic β-cell [11]
除了Gαs /cAMP信號(hào)通路，GLP-1R也能偶聯(lián)其他G蛋白亞型，比如Gαi、 Gαq、 Gαo、 和Gα11。最近的研究表明Gαq通路在胰腺β細(xì)胞中具有重要作用。首先，Gαq通路從磷脂酶 C (PLC)的偶聯(lián)開始，將磷脂酰肌醇4,5-二磷酸 (PIP2) 轉(zhuǎn)化為肌醇三磷酸3 (IP3)和二酰甘油 (DAG)，并伴隨蛋白激酶C (PKC)的激活和通過IP3受體產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)Ca2+ 內(nèi)流。PKC 還觸發(fā)ATP依賴性K+通道的關(guān)閉和TRPM4/5的激活[40]。Gαs和Gαq分別調(diào)節(jié)cAMP和 Ca2+水平 [12] [13]。然而，在復(fù)雜的G蛋白信號(hào)通路網(wǎng)絡(luò)中存在變異機(jī)制。在某些條件下，比如細(xì)胞膜持續(xù)去極化和GLP-1濃度降低至皮摩爾，Gαs和Gαq通路會(huì)發(fā)生切換 [14]。G蛋白通路的轉(zhuǎn)換闡明了藥物治療下基礎(chǔ)胰島素分泌的可能機(jī)制，為2型糖尿病的腸促胰島素治療提供了重要方向。
4、GLP1R臨床藥物研究進(jìn)展
不完全統(tǒng)計(jì)，目前全球關(guān)于GLP1R臨床藥物共有413款，其中臨床前的有近110款，處于臨床階段和已上市的共計(jì)有154款。在這154款中，GLP1R單靶點(diǎn)的藥物有96款，雙靶點(diǎn)GIPR x GLP1R、GCGR x GLP1R、INSR x GLP1R、FGF21R x GLP1R、GLP-2Rx GLP1R和FGF21 x GLP1R分別有19、16、7、3、2和1款。藥物類型包括合成多肽、重組蛋白、小分子化藥、生物類似物和融合蛋白等。這里重點(diǎn)展示GLP1R單靶點(diǎn)的藥物。更多關(guān)于雙靶點(diǎn)GIPR x GLP1R藥物臨床研究進(jìn)展>>
- 已獲批上市藥物
目前，靶向GLP1R單靶點(diǎn)藥物獲批上市的共計(jì)12款，7款為合成多肽，5款為重組多肽，均為GLP1R激動(dòng)劑。其中，最早獲批上市的是禮來的艾塞那肽，于2005年4月上市，曾獲歐盟的孤兒藥認(rèn)證；隨后獲批的是諾和諾德的利拉魯肽，2009年6月上市，這款藥也是目前全球累計(jì)銷售額最高的GLP-1受體激動(dòng)劑，而且，2023年到2024年間，共有相繼有5款款利拉魯肽生物類似藥獲批上市；Zealand Pharma的利司那肽是2013年6月獲批上市，針對(duì)的適應(yīng)癥為2型糖尿病；2014年9月，禮來的度拉糖肽獲批上市并獲得中國的優(yōu)先評(píng)審資格；現(xiàn)在火爆全球的減肥藥司美格魯肽是由諾和諾德研發(fā)，與2017年12月上市，在中國獲得了突破性療法認(rèn)證，該藥2024年上半年的銷售額在2024年上半年全球暢銷藥中排名第二，僅次于默沙東的Keytruda。
利拉魯肽和司美格魯肽都是諾和諾德開發(fā)的GLP1R單靶點(diǎn)激動(dòng)劑。GLP1R激動(dòng)劑的產(chǎn)生主要是為了解決天然GLP-1半衰期短的問題。利拉魯肽和司美格魯肽都可以抑制攝食中樞，抑制人的食欲，讓人不想吃東西，同時(shí)還能延緩胃排空，增強(qiáng)飽腹感，讓人感覺不到餓，從而讓人進(jìn)食減少。二者都是皮下注射，不同的是利拉魯肽是長效激動(dòng)劑，而司美格魯肽是超長效激動(dòng)劑， 利拉魯肽是一天打一次，司美格魯肽是每周打一次。
- 正在申請(qǐng)上市的藥物
目前處于上市申請(qǐng)階段的GLP1R單靶點(diǎn)藥物共有8款，包含合成多肽、融合蛋白和重組多肽三種藥物類型，其中7款為GLP-1R激動(dòng)劑，有3款為司美格魯肽生物類似藥。
上市的藥物.png)
- 臨床階段藥物
全球目前處于臨床1、2、3期的單靶點(diǎn)GLP-1R藥物共有76款，其中處于臨床3期的有26款、2/3期的有2款、2期的有15款、1/2期的有1款、1期的有32款，涉及的藥物類型包括合成多肽、小分子化藥、重組多肽和融合蛋白等，其中多數(shù)藥物以小分子化藥和重組多肽為主。
5、締碼全長活性GLP1R蛋白，助力GLP1R新藥研發(fā)
締碼生物科技有限公司是一家專注于可成藥靶點(diǎn)臨床前研發(fā)產(chǎn)品和服務(wù)的生物技術(shù)公司。締碼生物利用自主研發(fā)的Synthetic Nanodisc膜蛋白表達(dá)技術(shù)平臺(tái)已開發(fā)出全長的人GLP1R蛋白。與市面上大多數(shù)MSP（膜支持蛋白）Nanodisc不同，締碼生物研發(fā)的Synthetic Nanodisc是基于真核表達(dá)系統(tǒng)，能直接從完整的細(xì)胞中制作。在這個(gè)過程中，使用的合成高分子具有雙重功能。首先，它溶解細(xì)胞膜，類似于洗滌劑，然后利用天然細(xì)胞磷脂在膜蛋白周圍形成納米盤結(jié)構(gòu)?？缒さ鞍卓烧系絅anodiscs中。更多關(guān)于Nanodisc介紹請(qǐng)閱讀>>
目前，締碼生物已利用Nanodiscs全長膜蛋白平臺(tái)開發(fā)了數(shù)百種膜蛋白，點(diǎn)擊這個(gè)可查看所有膜蛋白。
Human GLP1R full length protein-synthetic nanodisc (FLP100121)
此外，基于締碼生物單B細(xì)胞抗體發(fā)現(xiàn)、締碼功能膜蛋白開發(fā)、抗體工程改造與功能驗(yàn)證平臺(tái)，締碼生物還可提供多種屬蛋白抗體定制服務(wù)、抗體人源化親和力成熟服務(wù)及先導(dǎo)分子發(fā)現(xiàn)服務(wù)。具體服務(wù)詳情，歡迎致電垂詢。
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