一、项目背景
糖尿病主要分为1型和2型糖尿病，其中1 型糖尿病(Type 1 Diabetes Mellitus，T1DM) 是胰岛B细胞破坏而导致的糖尿病，2型糖尿病是由胰岛素相对性缺乏或胰岛素分泌受损为主伴胰岛素抵抗所导致的。根据国际糖尿病联盟发布的最新糖尿病地图，全球已有4.24亿人罹患糖尿病，2 型糖尿病大约占全球糖尿病患者总数的 90%。目前，1型糖尿病仍然要靠外援胰岛素控制血糖水平和遏制酮体生成，2型糖尿病可通过空腹降糖药物控制血糖。胰高血糖素样肽-1（GLP-1）是天然肽，其在葡萄糖的体内平衡中起重要作用。GLP-1是肠促胰岛素，即在餐后刺激胰腺beta;细胞分泌胰岛素的肠激素。GLP-1的促胰岛素效应是自限性的，因为一旦血浆葡萄糖水平降低到正常范围，它就会消退，从而降低低血糖的风险。此外，GLP-1通过几种其他机制调节餐后血糖升高，包括促进胰岛素基因转录，刺激胰腺beta;细胞增殖和新生，抑制beta;细胞凋亡和阻断胰高血糖素释放。除了葡萄糖依赖性胰岛素分泌刺激（促胰岛素效应）和高血糖症期间胰高血糖素活性的抑制外，GLP-1还增强人和其他动物胰岛素生物合成和基因转录的所有途径，以及增强饱腹感，延缓胃排空，从而减少食物摄入，导致随后的体重减轻。然而，内源性GLP-1具有非常短的半衰期，这是由于蛋白酶如二肽基肽-4（DPP-4）的快速代谢降解。因此，具有抗DPP-4降解特性的GLP-1受体激动剂类药物相较GLP-1更具有治疗2型糖尿病的临床应用价值。
二、对GLP-1结构修饰的研究
DPP-4酶切位点是GLP-1 8位的Ala（丙氨酸），因此对8位氨基酸的替换是GLP-1衍生物长效化的研究方向之一。如2005年上市的Exenatide，其N-末端具有His-Gly（组氨酸-赖氨酸），而非GLP-1中的His-Ala（组氨酸-丙氨酸），这导致了药物对DPP-Ⅳ拥有降解抗性。虽其在人体内半衰期显著改善，但2.5小时无法充分满足病人需要，需要每日两次给药。
此外，增加活性GLP-1肽与人体血清白蛋白结合的方法，例如用脂肪酸修饰这些肽，是增加其循环时间，达到长效化的有用方法。如2010年上市的Liraglutide，其与天然GLP-1具有97%的序列同一性。它对GLP-1序列有两个修饰，一是将34位的Lys（赖氨酸）替换为Arg（精氨酸），第26位赖氨酸上增加一个由Glu（谷氨酸）介导的16碳棕榈酰脂肪酸侧链, 这些修饰导致与七聚体的可逆自缔合和广泛的白蛋白结合（~99％），这赋予对DPP-Ⅳ的抗性以及降低肾清除率。其在人体内半衰期延长至约13小时，仍需每天注射一次。
综上，仅替换GLP-1中个别位点的氨基酸残基，可以使半衰期延长，但仍未达到理想的目标；对GLP-1进一步进行PEG化或脂肪酸化，半衰期延长显著，但降糖活性又降低的较为明显。因此，本课题针对以上研究的不足提出了新的解决方案，通过GLP-1肽链进行定点化学修饰，增加其与人血清白蛋白的结合，在保证其降糖活性的前提下，延长化合物的降糖作用时间，从而发现新的长效化GLP-1衍生物。
三、拟定课题及设计思路
1）化合物设计
基于对GLP-1修饰的研究进展，对内源性GLP-1进行探索性结构改造，通过更换GLP-1的DPP-IV酶切位点8位Ala（氨基酸）并采用半胱氨酸替换肽链中的非活性位点氨基酸，将不同长度的脂肪酸链通过马来酰亚胺连接臂与肽链中的半胱氨酸巯基缀合，以增加化合物与血清白蛋白的作用时间，延长化合物半衰期，以获得一类耐DPP-IV酶的长效化GLP-1衍生物。
通过体内降糖活性筛选，优选体内降糖活性较强的GLP-1衍生物，再对筛选出的衍生物进行体内药物释放和长效降血糖活性评估，评价其活性。以期合成稳定存在与体内的长效化GLP-1受体激动剂，达到长效化降血糖的目的。
