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奧格列汀技術(shù)迭代:DPP-4 抑制劑創(chuàng)新下,2 型糖尿病藥行業(yè)發(fā)展報(bào)告

2型糖尿病(T2DM)這個(gè)龐大的慢病戰(zhàn)場(chǎng)上,我們擁有了越來(lái)越多的武器。然而,橫亙?cè)诏熜c現(xiàn)實(shí)之間最大的鴻溝,往往不是藥物本身的效力,而是患者的“依從性”。

在21世紀(jì)初,以西格列汀(Sitagliptin)為代表的DPP-4抑制劑橫空出世,憑借其良好的耐受性和不引起低血糖、不增加體重的優(yōu)勢(shì),迅速成為了口服降糖藥市場(chǎng)的中流砥柱。但它們大多仍未能擺脫“一日一次”的桎梏。

默克公司的研發(fā)團(tuán)隊(duì)敏銳地捕捉到了這一未被滿(mǎn)足的臨床痛點(diǎn):如果我們能開(kāi)發(fā)出一種藥物,只需一周服用一次,就能達(dá)到每日服藥的療效,那將極大地解放患者,重塑治療格局。

這不僅僅是劑型的改變,更是一場(chǎng)向人體代謝速率發(fā)起的極限挑戰(zhàn)。奧格列。∣marigliptin, MK-3102)的故事,就是這場(chǎng)挑戰(zhàn)中最精彩的篇章。該藥在藥物化學(xué)上取得了巨大成功,克服了毒性與代謝難題,并于2015年9月在日本率先獲批上市。然而,僅一年后,默克在三期臨床數(shù)據(jù)積極的情況下,出人意料地叫停了其在歐美市場(chǎng)的開(kāi)發(fā)。這一“技術(shù)成功但商業(yè)撤退”的案例,折射出糖尿病賽道競(jìng)爭(zhēng)邏輯與價(jià)值取向的劇烈變革。

一、奧格列汀的藥物化學(xué)與分子進(jìn)化

要理解奧格列汀的價(jià)值及其后的戰(zhàn)略放棄,首先必須深入其科學(xué)內(nèi)核,理解研發(fā)團(tuán)隊(duì)是如何在分子水平上通過(guò)精密的結(jié)構(gòu)修飾來(lái)平衡藥效、安全性和代謝穩(wěn)定性的。這一過(guò)程是藥物研發(fā)“設(shè)計(jì)-合成-測(cè)試-分析”(DMTA)循環(huán)的經(jīng)典案例。

1. 起點(diǎn):西格列汀的晶體結(jié)構(gòu)啟示

奧格列汀的發(fā)現(xiàn)并非憑空而來(lái),而是基于對(duì)西格列汀與DPP-4酶活性位點(diǎn)結(jié)合模式的深刻理解。X射線晶體衍射研究顯示,DPP-4酶擁有一個(gè)較大的活性空腔(S1和S2亞位點(diǎn))。西格列汀通過(guò)其三唑并吡嗪核心與酶形成關(guān)鍵相互作用。

西格列汀及其環(huán)己胺類(lèi)似物與DPP-4活性位點(diǎn)的晶體復(fù)合物結(jié)構(gòu)

默克團(tuán)隊(duì)最初的設(shè)計(jì)策略是引入剛性更強(qiáng)的環(huán)己胺骨架(化合物6a),以期獲得更強(qiáng)的結(jié)合親和力。這一策略確實(shí)奏效,化合物6a對(duì)DPP-4的抑制活性極強(qiáng)(IC50 = 0.5 nmol/L)。然而,高活性伴隨著高風(fēng)險(xiǎn)。在早期的心臟安全性篩選中,6a表現(xiàn)出對(duì)hERG鉀離子通道的強(qiáng)抑制作用(IC50 = 4.8 µmol/L)。hERG通道的阻滯是藥物引起QT間期延長(zhǎng)、導(dǎo)致致死性心律失常(如尖端扭轉(zhuǎn)型室速)的主要原因。在犬類(lèi)模型中,6a確實(shí)引起了QT間期延長(zhǎng),這直接判了該先導(dǎo)化合物的死刑。

2. 關(guān)鍵轉(zhuǎn)折:降低堿性與解決代謝軟肋

為了消除hERG毒性,化學(xué)家們采取了經(jīng)典的藥物化學(xué)策略:降低分子中堿性氮原子的pKa值。通過(guò)將環(huán)己基替換為四氫吡喃環(huán)(Tetrahydropyran),他們得到了化合物7a。這一修飾將氨基的pKa從8.6降低至7.3,顯著降低了分子在生理pH下的正電荷密度,從而大幅削弱了其與hERG通道的結(jié)合(IC50 > 30 µmol/L),消除了心臟毒性隱患。

然而,“按下葫蘆浮起瓢”。化合物7a在動(dòng)物體內(nèi)表現(xiàn)出嚴(yán)重的代謝不穩(wěn)定性。在大鼠和犬的藥代動(dòng)力學(xué)(PK)研究中,高達(dá)30%-50%的原型藥物被迅速氧化代謝,生成吡咯并嘧啶衍生物(7c)。更致命的是,這個(gè)代謝產(chǎn)物失去了對(duì)DPP-4的選擇性,轉(zhuǎn)而抑制DPP-8和DPP-9。

為何選擇性至關(guān)重要?早期研究表明,抑制DPP-8/9會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的毒性反應(yīng),包括脫發(fā)、血小板減少、網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)組織細(xì)胞增生,甚至導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)動(dòng)物死亡。因此,對(duì)DPP-4的高選擇性(特別是相對(duì)于DPP-8/9)是該類(lèi)藥物研發(fā)的“紅線”。

3. 終極優(yōu)化:奧格列汀(MK-3102)的誕生

面對(duì)代謝不穩(wěn)定性的挑戰(zhàn),默克團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了分子骨架的深度重構(gòu):

骨架躍遷:將代謝不穩(wěn)定的吡咯并嘧啶環(huán)替換為吡唑并吡咯(Pyrazolopyrrole)骨架。這一剛性稠環(huán)結(jié)構(gòu)不僅封閉了易被氧化的位點(diǎn),還保留了與酶關(guān)鍵殘基的結(jié)合能力。

引入砜基:在吡唑氮原子上引入一個(gè)甲磺;-SO2CH3)。這一基團(tuán)的引入是點(diǎn)睛之筆,它不僅調(diào)節(jié)了分子的電子分布,增強(qiáng)了與酶S2亞位點(diǎn)的相互作用,還極大地改善了分子的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì),使其半衰期大幅延長(zhǎng),滿(mǎn)足了每周給藥的需求。

立體化學(xué)確證:通過(guò)對(duì)所有8個(gè)可能的立體異構(gòu)體進(jìn)行合成和測(cè)試,確定了(2R, 3S, 5R)構(gòu)型具有最優(yōu)的活性和選擇性。

最終誕生的 奧格列汀,IC50僅為1.6 nmol/L(比西格列汀強(qiáng)10倍以上),對(duì)DPP-8/9的選擇性超過(guò)10,000倍,且在人體內(nèi)的半衰期長(zhǎng)達(dá)100小時(shí)以上,完美實(shí)現(xiàn)了“每周一次”的設(shè)計(jì)目標(biāo)。

4. 綠色化學(xué)與工藝創(chuàng)新

除了分子設(shè)計(jì),奧格列汀的工業(yè)化合成路線同樣體現(xiàn)了制藥工業(yè)的高水準(zhǔn)。其關(guān)鍵點(diǎn)在于通過(guò)釕催化的不對(duì)稱(chēng)轉(zhuǎn)移氫化反應(yīng),一步構(gòu)建了四氫吡喃環(huán)上的兩個(gè)手性中心,非對(duì)映選擇性高達(dá)24:1。

此外,為了避免分離具有潛在致突變風(fēng)險(xiǎn)的中間體(1-甲磺;吝颍に嚮瘜W(xué)家開(kāi)發(fā)了“一鍋法”還原胺化工藝。這種對(duì)工藝安全性和原子經(jīng)濟(jì)性的極致追求,是現(xiàn)代藥物研發(fā)中鮮為人知但至關(guān)重要的一環(huán)。

二、2016年的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)折:心血管結(jié)局試驗(yàn)(CVOT)

如果說(shuō) 奧格列汀 在科學(xué)上是成功的,那么它在歐美市場(chǎng)的“撤退”則完全是一場(chǎng)由市場(chǎng)環(huán)境劇變引發(fā)的戰(zhàn)略調(diào)整。要理解這一點(diǎn),必須回到2015-2016年那個(gè)糖尿病藥物研發(fā)的分水嶺時(shí)刻。

1. 監(jiān)管風(fēng)暴后的新標(biāo)準(zhǔn)

2008年,由于 羅格列酮(Avandia)的心血管安全性爭(zhēng)議,F(xiàn)DA發(fā)布了新的指導(dǎo)原則,要求所有新型降糖藥必須進(jìn)行大規(guī)模的心血管結(jié)局試驗(yàn)(CVOT),以證明其不會(huì)增加心血管風(fēng)險(xiǎn)(非劣效性)。這導(dǎo)致了糖尿病藥物研發(fā)成本的飆升,也改變了競(jìng)爭(zhēng)的維度。

2. SGLT2抑制劑的“降維打擊”

2015年9月,EMPA-REG OUTCOME研究結(jié)果公布,SGLT2抑制劑 恩格列凈(Empagliflozin/Jardiance)不僅證明了心血管安全性,更出人意料地顯示出心血管獲益:

•心血管死亡風(fēng)險(xiǎn)降低38%。

•全因死亡率降低32%。

•心力衰竭住院風(fēng)險(xiǎn)降低35%。

EMPA-REG研究結(jié)果

這一結(jié)果震驚了整個(gè)醫(yī)學(xué)界。在此之前,降糖藥的目標(biāo)僅僅是降低 HbA1c(糖化血紅蛋白)。恩格列凈的出現(xiàn),將治療目標(biāo)瞬間提升到了“降低死亡率”和“心腎保護(hù)”的高度。

3. DPP-4抑制劑的尷尬處境

與之形成鮮明對(duì)比的是,DPP-4抑制劑的CVOT結(jié)果——TECOS(西格列。AVOR-TIMI 53(沙格列。┖ EXAMINE(阿格列。——均只證明了“不增加風(fēng)險(xiǎn)”(安全性),而未能顯示出任何心血管獲益。

TECOS研究(2015年發(fā)表)顯示,西格列汀組與安慰劑組在主要心血管不良事件(MACE)上無(wú)顯著差異。

•更糟糕的是,SAVOR-TIMI 53研究還發(fā)現(xiàn) 沙格列汀 可能微弱增加心衰住院風(fēng)險(xiǎn)。

在 恩格列凈(以及隨后的GLP-1激動(dòng)劑利拉魯肽)確立了“救命”的價(jià)值主張后,僅僅能“降糖”且“不害命”的DPP-4抑制劑瞬間失去了溢價(jià)能力。默克管理層敏銳地意識(shí)到,在2016年后的美國(guó)市場(chǎng),支付方(保險(xiǎn)公司)和醫(yī)生將優(yōu)先選擇具有CV獲益證據(jù)的SGLT2和GLP-1類(lèi)藥物。推出一款新的DPP-4抑制劑,哪怕是每周一次,也只是在紅海中進(jìn)行微不足道的戰(zhàn)術(shù)升級(jí),而非戰(zhàn)略突破。

omarigliptin臨床試驗(yàn)數(shù)據(jù)

截圖來(lái)源:摩熵醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù)

4. 內(nèi)部資源的重新配置

當(dāng)時(shí),默克正在與輝瑞合作開(kāi)發(fā)自己的SGLT2抑制劑——埃格列凈(Ertugliflozin/Steglatro)。為了在至關(guān)重要的SGLT2賽道上追趕阿斯利康(達(dá)格列凈)和勃林格殷格翰/禮來(lái)(恩格列凈),默克需要集中所有資源進(jìn)行VERTIS CV等大型臨床試驗(yàn)。犧牲商業(yè)前景黯淡的奧格列汀,以保全具有戰(zhàn)略意義的埃格列凈,是典型的“斷臂求生”式的投資組合管理策略。

三、行為心理學(xué)的反直覺(jué)——“每周一次”的依從性陷阱

奧格列汀最大的賣(mài)點(diǎn)是“便利”。直覺(jué)告訴我們,一周吃一次藥肯定比每天吃藥容易堅(jiān)持。然而,真實(shí)世界的數(shù)據(jù)卻給出了截然相反的結(jié)論。

1. 習(xí)慣回路的缺失

行為心理學(xué)認(rèn)為,習(xí)慣的養(yǎng)成依賴(lài)于“觸發(fā)—行為—獎(jiǎng)勵(lì)”的回路。

每日服藥:非常容易與日常生活的固定環(huán)節(jié)(如刷牙、吃早餐)掛鉤,形成“自動(dòng)化”行為。

每周服藥:缺乏每日觸發(fā);颊咝枰蕾(lài)情景記憶:“今天是周二嗎?我吃藥了嗎?”這種記憶機(jī)制隨著年齡增長(zhǎng)會(huì)顯著衰退 。

2.“二甲雙胍錨點(diǎn)”效應(yīng)

絕大多數(shù)2型糖尿病患者都在服用 二甲雙胍,而 二甲雙胍 必須每天服用(甚至一天兩次)。

同步性原理:當(dāng)患者每天都要打開(kāi)藥瓶吃 二甲雙胍 時(shí),順手吃一顆 西格列汀 并不增加認(rèn)知負(fù)擔(dān)。

異步性干擾:如果換成 奧格列汀,患者就需要管理兩個(gè)時(shí)間表:一個(gè)是每天的 二甲雙胍,一個(gè)是每周二的 奧格列汀。這種不同步反而增加了混亂和遺忘的風(fēng)險(xiǎn)。

真實(shí)世界數(shù)據(jù)顯示,對(duì)于口服藥,改為每周一次并未顯著提高依從性,甚至在某些研究中,依從性反而不如每日給藥。這與注射劑(如Ozempic)不同,因?yàn)樽⑸浔旧韼в型纯嗪蛢x式感,減少頻率能帶來(lái)實(shí)質(zhì)性的解脫,而吞服藥片的邊際成本極低。

四、奧格列汀為何在日本獲得成功?

雖然在歐美被棄,奧格列汀 在日本卻以Marizev的品牌成功上市,并由Kissei Pharmaceutical(橘生藥品)接手運(yùn)營(yíng)。這反映了日本市場(chǎng)獨(dú)特的病理生理學(xué)特征和醫(yī)療文化。

1. 亞洲T2DM的“瘦型”特征

東西方T2DM患者的病理機(jī)制存在顯著差異:

西方表型:高BMI(肥胖),主要驅(qū)動(dòng)因素是嚴(yán)重的胰島素抵抗。因此,能減重的藥物(GLP-1, SGLT2)是剛需。

亞洲表型:BMI較低(往往<25 kg/m²),主要驅(qū)動(dòng)因素是β細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致的基礎(chǔ)胰島素分泌不足。

由于DPP-4抑制劑的作用機(jī)制是增強(qiáng)內(nèi)源性GLP-1水平以刺激胰島素分泌,它們?cè)?beta;細(xì)胞功能受損但胰島素抵抗不嚴(yán)重的亞洲人群中,往往表現(xiàn)出比在西方人群中更好的降糖效力。Meta分析數(shù)據(jù)顯示,在亞洲人群中,DPP-4抑制劑降低HbA1c的幅度顯著大于非亞洲人群。

2. 日本市場(chǎng)的特殊性

DPP-4的統(tǒng)治地位:日本是全球DPP-4抑制劑滲透率最高的市場(chǎng),一度占據(jù)口服降糖藥市場(chǎng)份額的60%以上(美國(guó)僅為~15%)。日本醫(yī)生極度看重藥物的安全性,尤其是對(duì)于不肥胖的老年患者,DPP-4抑制劑不引起低血糖、胃腸道反應(yīng)少的特點(diǎn)使其成為首選。

每周給藥的接受度:在日本完善的社區(qū)醫(yī)療體系下,藥劑師對(duì)患者的用藥指導(dǎo)更為細(xì)致,且日本患者對(duì)醫(yī)囑的依從性普遍較高,這在一定程度上彌補(bǔ)了每周口服藥容易被遺忘的缺陷。

競(jìng)爭(zhēng)格局:武田制藥(Takeda)同期在日本推出了另一款每周一次的DPP-4抑制劑 曲格列。═relagliptin/Zafatek)。兩款藥物的并存教育了市場(chǎng),形成了一個(gè)穩(wěn)定的細(xì)分領(lǐng)域。2024年,橘生藥品完全接管 Marizev 的生產(chǎn)和銷(xiāo)售,標(biāo)志著該藥物已完全融入日本本土醫(yī)藥生態(tài),成為服務(wù)于特定人群(如需長(zhǎng)期護(hù)理的老年人)的成熟產(chǎn)品。

東西方T2DM管理邏輯差異

五、2025年的戰(zhàn)局

時(shí)間來(lái)到2025年,以 司美格魯肽(Semaglutide)和 替爾泊肽(Tirzepatide)為代表的GLP-1藥物已經(jīng)統(tǒng)治了代謝病市場(chǎng)。但在光鮮的減重?cái)?shù)字背后,一個(gè)隱形的健康危機(jī)正在浮出水面,這反而為 奧格列汀 這類(lèi)老藥賦予了新的時(shí)代意義。

1. GLP-1的陰暗面:肌肉流失

2024-2025年,隨著GLP-1藥物在老年群體中的滲透率增加,臨床醫(yī)生開(kāi)始警惕其帶來(lái)的肌肉減少癥(Sarcopenia)風(fēng)險(xiǎn)。研究顯示,使用 司美格魯肽 或 替爾泊肽 進(jìn)行快速減重時(shí),丟失的體重中約有25%-40%是瘦體重,即肌肉和骨骼。

對(duì)于年輕肥胖者,這或許可以接受。但對(duì)于75歲以上、本就存在肌肉衰減的老年T2DM患者,這種肌肉流失可能是災(zāi)難性的,直接導(dǎo)致跌倒、骨折、虛弱和生活自理能力喪失。

2. DPP-4抑制劑:虛弱老人的“避風(fēng)港”

這為 奧格列汀 及其同類(lèi)藥物創(chuàng)造了一個(gè)不可替代的生態(tài)位。

肌肉中性/保護(hù):現(xiàn)有證據(jù)表明,DPP-4抑制劑是體重中性的,不引起肌肉流失。一些研究甚至提示其可能通過(guò)改善胰島素敏感性和抗炎作用,對(duì)老年肌肉質(zhì)量具有保護(hù)效應(yīng)。

2025年指南風(fēng)向標(biāo):最新的臨床研究(如發(fā)表在Diabetes Care上的Medicare數(shù)據(jù)分析)指出,雖然SGLT2和GLP-1在延緩虛弱進(jìn)展方面總體優(yōu)于磺脲類(lèi),但在特定高齡、非肥胖、衰弱患者中,DPP-4抑制劑因其極佳的耐受性和不引起分解代謝的特性,被重新評(píng)估為最安全的維持治療手段。

在日本這一全球老齡化最嚴(yán)重的國(guó)家,醫(yī)生普遍傾向于在老年患者中使用DPP-4抑制劑而非SGLT2(擔(dān)憂(yōu)脫水)或GLP-1(擔(dān)憂(yōu)厭食和肌肉流失),這正是Marizev能夠持續(xù)生存的深層社會(huì)學(xué)根源。

3. 小分子GLP-1的突破——Orforglipron

雖然注射型GLP-1(如司美格魯肽注射液/Ozempic)已成神藥,但口服制劑仍是各大藥企爭(zhēng)奪的終極高地?诜久栏耵旊模≧ybelsus),它是首個(gè)上市的口服GLP-1,但它是多肽藥物,生物利用度極低,依賴(lài)SNAC技術(shù)促進(jìn)吸收。其最大的痛點(diǎn)是極其嚴(yán)苛的服藥要求。

禮來(lái)中外制藥合作研發(fā)的 Orforglipron(奧氟格列。小分子口服GLP-1RA藥物,根據(jù)摩熵醫(yī)藥數(shù)據(jù)庫(kù)顯示,其于2026年1月10日申請(qǐng)上市。 與市面上現(xiàn)有的多肽類(lèi)注射制劑不同,Orforglipron 屬于小分子口服GLP-1受體激動(dòng)劑。這一技術(shù)路徑突破了傳統(tǒng)多肽藥物生物利用度低、必須空腹服用的限制,有望極大提升患者的依從性。此次上市申請(qǐng)的提交,不僅是禮來(lái)在代謝疾病領(lǐng)域布局的關(guān)鍵一步,也預(yù)示著全球GLP-1藥物市場(chǎng)將正式進(jìn)入“口服小分子”競(jìng)爭(zhēng)的深水區(qū),為廣大肥胖及2型糖尿病患者提供了更便捷的治療選擇。

截圖來(lái)源:摩熵醫(yī)藥-全球藥物研發(fā)數(shù)據(jù)庫(kù)

結(jié)語(yǔ)

奧格列。∕K-3102)并非歷史上最大的藥物研發(fā)失敗,但它是最能體現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)藥工業(yè)復(fù)雜性的案例之一。它是一面鏡子,映照出藥物研發(fā)不僅僅是化學(xué)和生物學(xué)的較量,更是對(duì)人性(依從性)、種族差異(病理生理學(xué))和商業(yè)博弈的深刻洞察。在GLP-1光芒萬(wàn)丈的今天,回望 奧格列汀 的足跡,我們看到的不僅是遺憾,更是通往下一代更精準(zhǔn)、更人性化藥物治療的必經(jīng)之路。

       原文標(biāo)題 : 奧格列汀技術(shù)迭代:DPP-4 抑制劑創(chuàng)新下,2 型糖尿病藥行業(yè)發(fā)展報(bào)告

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