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龙传生物LC-MS/MS方法定量分析司美格鲁肽方法介绍
一、司美格鲁肽简介

      司美格鲁肽(Semaglutide)是一种胰高血糖素样肽受体激动剂即GLP-1受体激动剂,属于GLP-1受体激动剂类降糖药物(图1)。该药物以葡萄糖依赖的形式增加胰岛素分泌,抑制胰高糖素分泌,达到降低血糖的作用。除了控制血糖,还可以通过抑制胃排空和减少胃酸分泌,降低患者的饥饿感和对食物的摄入,有助于肥胖人群的体重控制[1]。


      基于以上机制,诺和诺德公司研发的司美格鲁肽皮下注射制剂诺和泰(Ozempic)已分别于2017和2021年被FDA和NMPA批准用于治疗二型糖尿病;司美格鲁肽皮下注射制剂(Wegovy)于2021年被FDA批准用于超重或肥胖人群的体重控制[3]。为了提高患者使用药物的依从性,司美格鲁肽口服制剂(Rybelsus)应运而生,并于2019年被FDA批准用于二型糖尿病的治疗,中国地区的上市申请于2022年被NMPA所正式受理[4]。鉴于司美格鲁肽相比于同类GLP-1激动剂药物,具有良好的安全性和更为出色的临床药效,Ozempic和Rybelsus两款产品的销售额于2021年分别达到了53.64亿和7.7亿美元,并呈现逐年递增趋势(图2)[5]。此外,司美格鲁肽除了被广泛用于治疗二型糖尿病和肥胖症,研究表明其对心血管疾病、认知障碍和神经功能缺陷也具有良好的改善作用,具有非常广阔的临床开发前景。

二、司美格鲁肽的药代动力学

      吸收:人体皮下注射0.5 mg司美格鲁肽后,其吸收较为缓慢,血浆药物浓度在24~56 h达到峰值,Cmax为2600~3123 nM,生物利用度大于80%。司美格鲁肽侧链脂肪酸链修饰,使其可以吸附于白蛋白表面,进而实现体内长循环作用,人体血浆半衰期可达1周[6]。

      分布:大鼠皮下注射给药24 h后,司美格鲁肽吸附于血浆白蛋白表面,血浆蛋白结合率大于99%。司美格鲁肽主要分布于注射部位、胆管和血浆,注射部位浓度为血浆的5~115倍,胆管浓度为血浆的1~2倍,其次分布于牙髓、肾皮质和肾上腺髓质[2]。

      代谢和排泄:司美格鲁肽在人体和动物血浆中主要以原形存在,相比于司美格鲁肽相关代谢物,原形占比69%~83%。司美格鲁肽主要通过肽链水解以及侧链脂肪酸β-氧化进行代谢(图3)。原形和代谢产物通过粪便和尿液排出体外,人体给药后57天,累积排泄率75%[2]。


三、司美格鲁肽体内分析方法

      随着司美格鲁肽在糖尿病、减肥等适应症得到不断的验证,其销售额也在逐年攀升,应运而生的司美格鲁肽仿制药、改良型新药等也在快速研发阶段。临床前以及临床药代动力学研究对于新药研发的处方筛选、临床给药方案制定和仿制药的一致性评价等方面具有不可替代的指导意义。因此,能够准确且高通量定量检测体内司美格鲁肽的分析方法,对于其制剂的研发至关重要。

      酶联免疫吸附技术(ELISA)是以免疫学反应为基础,将抗原和抗体的特异性反应与酶对底物的高效催化作用相结合起来的一种敏感性很高的试验技术。ELISA方法灵敏度低,适用于高活性、低浓度蛋白药物的检测。然而,体内复杂生物基质导致的交叉干扰是其内在缺陷,且需要额外制备高特异性单抗用于方法的开发。放射性同位素标记法是将放射性的同位素C14、H3等标记在药物分子结构上,通过检测放射性同位素的单位时间衰变数表征药物体内的药代动力学行为。该方法常用于药物体内药代动力学研究,是体内物料平衡研究首选方法。然而,放射性同位素标记法是检测药物及其相关代谢产物的总浓度,无法区分药物原形和代谢物。此外,C14、H3同位素标记合成工艺复杂,且费用昂贵,不适合高通量筛选。

      液相色谱-串联质谱技术(LC-MS/MS)具有高灵敏度、高选择性和高通量的特点,其多重反应扫描模式(MRM)(图4)已成为小分子药代动力学研究的金标准方法。随着生物样本前处理方法的发展,LC-MS/MS技术也越来越多的应用于多肽、蛋白类药物的体内生物分析,并有逐渐替代ELISA方法的趋势。相较于ELISA和放射性同位素标记法,LC-MS/MS兼顾高灵敏度的同时,具有更好的选择性,可以区分药物原形和复杂的代谢产物,且不需要额外制备抗体或放射性同位素标记化合物。综上,LC-MS/MS方法是定量检测体内司美格鲁肽浓度并用于其药代动力学研究的最佳选择。


四、龙传生物开发司美格鲁肽LC-MS/MS定量分析方法

      为满足司美格鲁肽仿制药、新型制剂的开发需求,龙传生物开发了体内司美格鲁肽LC-MS/MS定量分析方法。该方法使用了离子交换固相萃取柱进行生物样本前处理,司美格鲁肽绝对提取回收率70%~80%。样品经过反相色谱柱分离后,在不使用同位素内标的情况下,基质效应因子0.93~1.1。定量检测范围5~500 ng/mL,准确度和精密度符合相关指导原则要求(图5)。该方法可以高通量、高选择性地定量检测血浆等生物基质中的司美格鲁肽浓度,满足司美格鲁肽仿制药一致性评价、改良型新药处方筛选等药代动力学研究需求。