综述：蛋白质和肽的人工脂化修饰：从机制到临床应用

《The FEBS Journal》：Artificial lipidation of proteins and peptides: from mechanism to clinical applications

本综述系统阐述了人工脂化修饰技术如何通过仿生策略（如共价/非共价结合脂质）革新蛋白质/肽类药物的药代动力学（如延长半衰期、增强膜通透性），重点分析了其核心机制（白蛋白HSA结合、细胞摄取增强、多聚体组装），并展望了其在糖尿病（GLP-1受体激动剂、胰岛素）、代谢性疾病及靶向递送等领域的临床转化前景与挑战。

　　

脂化策略：化学工具箱

人工脂化通过共价或非共价策略将脂质基团连接到蛋白质或多肽上，旨在克服生物制剂在临床应用中面临的快速清除、酶降解、膜通透性差等核心挑战。非共价脂化主要依赖疏水离子对（HIP）技术，通过带相反电荷的表面活性剂与蛋白质表面的碱性氨基酸残基（如赖氨酸、精氨酸）在特定pH条件下形成可逆复合物，从而增强其亲脂性，便于封装入脂质载体（如PLGA纳米粒）。该方法工艺相对简单，但复合物稳定性易受环境因素（如离子强度、pH）影响。

共价脂化则通过形成稳定的化学键实现永久性修饰，策略更为多样。化学方法中，N-羟基琥珀酰亚胺（NHS）酯与赖氨酸残基的胺基反应是最常用手段，成功案例如胰岛素德谷（C14脂肪酸修饰）和司美格鲁肽（C18二酸通过ADO间隔基连接）。酶法脂化具有高特异性优势，例如微生物转谷氨酰胺酶（MTG）可催化谷氨酰胺与赖氨酸残基交联，N-豆蔻酰转移酶（NMT）能特异性修饰N端甘氨酸。脂质选择（如脂肪酸链长C8-C18、胆固醇、异戊二烯化）和修饰位点是关键设计参数，直接影响白蛋白结合强度、膜相互作用和生物活性。

从结构到功能：脂化如何改变治疗特性

脂化修饰通过三种协同机制显著改善蛋白质/肽的药理特性。首先是白蛋白（HSA）结合：脂质部分与循环中丰富的HSA特异性结合（如利拉鲁肽>99%结合率），形成“储库效应”，并借助HSA的新生儿Fc受体（FcRn）回收通路避免溶酶体降解，从而将半衰期从数小时（天然GLP-1为1.5小时）延长至数天（司美格鲁肽约165小时）。其次是增强膜相互作用：脂化增加分子的两亲性，促进其跨细胞膜转运，甚至穿透血脑屏障（BBB），为中枢神经系统药物递送提供可能。第三是多聚体组装：皮下注射后，脂化肽（如胰岛素德谷）可自组装成二聚体或多聚体，形成局部 depot，缓慢释放入血，进一步延长作用时间。

治疗应用与启示

脂化技术已在代谢性疾病领域取得突破性进展。GLP-1受体激动剂的演进是典范：从需每日两次注射的艾塞那肽，到每日一次的利拉鲁肽（C16），再到每周一次的司美格鲁肽（C18），脂质链长的增加直接强化了HSA结合能力，实现了给药频率的飞跃。胰岛素疗法同样受益：胰岛素德谷（C14）实现每日一次注射，而新近的胰岛素icodec（C20二酸）凭借更强的HSA亲和力及氨基酸替换，半衰期达约7天，实现每周一次给药。生长激素类似物索马鲁肽（Somapacitan）通过脂肪酸修饰将半衰期延长至约34小时，使每周一次治疗生长激素缺乏症（GHD）成为现实。

除代谢疾病外，脂化技术正拓展至其他领域。脂化抗体片段可增强细胞内递送（如抗Tat抗体抑制HIV-1复制）或改善组织靶向性（如脂化奥曲肽显示肝脏靶向潜力）。在口服递送方面，脂化能显著提高多肽（如脂化降钙素）的胃肠道稳定性和膜通透性，为非侵入性给药带来希望。

挑战与未来展望

尽管成果显著，脂化治疗剂的开发仍面临挑战。生产工艺上，共价修饰的位点特异性和产物均一性在放大生产时难以控制；稳定性方面，脂化蛋白的两亲性可能引发聚集，增加免疫原性风险。监管层面，共价修饰产物被视为新化学实体，需全面表征和安全性评估。

未来发展方向包括：利用生物正交化学和酶工程技术提高修饰精确度；开发新型脂质结构（如分支脂质、刺激响应型脂质）以优化性能；结合纳米载体（如脂质纳米粒LNP）实现协同递送。随着分析技术的进步（如天然质谱）和临床经验的积累，人工脂化技术有望在肿瘤靶向、神经疾病治疗及个性化医疗等领域发挥更大潜力，持续推动蛋白质/肽类药物的创新。