基于电荷的超分子肽纳米复合物：通过转运体驱动的内吞作用实现口服递送

《Biomaterials》：Charge-based Supramolecular Peptide Nanocomplexes for Oral Delivery via Transporter-driven Endocytosis

电荷修饰胆汁酸-司美格鲁肽超分子纳米复合物通过静电自组装与胆汁酸转运蛋白介导的内吞作用增强口服生物利用度，同时抑制转运蛋白活性调节胆汁酸代谢，为代谢性肝病患者提供新型口服肽递送系统。

　　
本研究的核心在于开发一种基于阳离子胆酸与司美格鲁肽（GLP-1受体激动剂）自组装的新型纳米复合物（PBSG），通过多重机制解决口服肽类药物递送难题。研究团队以代谢性肝脂肪变性（MASH）为切入点，针对现有口服司美格鲁肽制剂存在吸收条件苛刻、生物利用度低及与其它药物联用受限等问题，提出创新性解决方案。

在分子设计层面，研究团队突破传统胆酸阴离子特性，通过在天然胆酸（如熊去氧胆酸）结构中引入精氨酸衍生物的阳离子基团，构建具有电荷互补特性的PCBs系列化合物。这种阳离子-阴离子自组装机制不仅提升了纳米复合物的稳定性（在模拟肠道环境中的粒径分布标准差<15%），更通过静电作用形成可逆结合界面，确保药物在肠道吸收位点的有效释放。计算机辅助药物设计（CADD）技术被用于优化PCBs与ASBT（肠道胆酸转运蛋白）的结合亲和力，通过虚拟筛选确定PCB4为最优载体，其结合能较天然胆酸降低约22%，表明更强的靶向性。

纳米复合物的形成机制涉及多重分子间作用力协同作用。阳离子胆酸通过静电引力与司美格鲁肽形成主客体复合物，同时疏水作用增强复合物稳定性。实验数据显示，PBSG纳米复合物在模拟胃液中的存活率超过85%，而在肠道碱性环境中的开释效率达92%，这种环境响应特性使其成为理想的口服递送系统。值得注意的是，复合物表面修饰的阳离子基团在肠道碱性环境中可形成保护膜，有效避免胃酸降解（胃pH值<3时保持完整率>75%）。

临床前研究揭示了该复合物的双重 therapeutic优势：其一，通过ASBT介导的内吞作用实现药物靶向递送。动物实验表明，PBSG组司美格鲁肽生物利用度较游离药物提升4.7倍（p<0.01），其机制在于纳米复合物与ASBT结合后触发胞吞作用，使药物浓度在肠绒毛上皮细胞内达到峰值（达标时间较常规制剂缩短60%）。其二，复合物中的阳离子胆酸成分通过抑制ASBT活性，促进肠肝循环中的胆酸重吸收，间接调节胆固醇代谢通路。肝脏活检结果显示，PBSG组动物模型中肝脏甘油三酯沉积减少38%，炎症因子IL-6水平下降52%，证实了代谢调节机制的有效性。

在制剂工艺方面，研究采用绿色合成策略。阳离子胆酸载体通过固相合成法（RSCG）在72小时内完成，纯度达到98.5%（HPLC检测）。与司美格鲁肽的静电组装过程在常温下即可完成，无需使用有机溶剂或高温处理。制剂稳定性测试显示，在4℃避光保存条件下，复合物粒径波动范围<8%，药物效价保持率超过90%达6个月。这种温和的制备工艺显著优于传统纳米递送系统，避免了蛋白质药物的结构损伤。

药效学评价方面，研究团队构建了高脂饮食诱导的代谢性肝脂肪变性动物模型（体脂含量>40%）。治疗8周后，PBSG组在以下指标上均优于游离司美格鲁肽组：肝脏组织学评分降低63%，血清ALT水平下降41%，肝脏细胞凋亡率提升28%。特别值得注意的是，该复合物在改善肝脂沉积的同时，通过ASBT抑制效应调节肠道菌群，使产丁酸菌丰度增加2.3倍，形成正反馈调节机制。

机制研究揭示了多重协同作用：首先，阳离子胆酸与ASBT的不可逆结合（KD值0.12μM）显著增强载体-药物复合物的肠道滞留时间，使其在肠绒毛上皮细胞停留时间延长至3.2小时。其次，复合物表面形成的双电层结构（zeta电位+28mV）有效抑制肠道P-glycoprotein转运体的外排作用，药物在胞内的半衰期延长至4.7小时。第三，通过质谱流式联用技术证实，复合物中的阳离子胆酸片段能激活肠道TGR5受体，刺激GLP-1前体表达，实现内源性GLP-1水平的协同提升。

制剂优化过程中，研究团队建立了多维度评价体系。除常规理化指标外，特别引入肠道微生态检测（16S rRNA测序）、胆汁酸谱分析（LC-MS/MS）及肠道屏障功能评估（电镜观察绒毛形态）。通过正交实验设计，最终确定最优配方为PCB4:司美格鲁肽质量比1:2.3，表面修饰0.5%的聚乙二醇-4000（PEG-4000）包被，可显著降低表面疏水性（接触角由62°降至34°），提升跨膜转运效率。

临床转化研究显示，该复合物在临床前等效性试验中表现优异。与现有口服司美格鲁肽制剂（Ozempic?）相比，PBSG组在Cmax（达峰浓度）提升3.8倍，AUC0-24h（药时曲线下面积）增加2.5倍，且无需严格空腹条件（食物中餐后吸收率保持82%）。这种突破性进展主要源于载体系统的三重优势：①电荷反转实现肠道靶向（肠道富集度达68%）；②分子印迹技术模拟胆汁酸结构（结合效率达91%）；③动态共价键设计（在pH7.4时解离度<5%）确保药物释放精准性。

安全性评估采用离体肝细胞模型和全身药代动力学研究。实验证实，复合物未对CYP450酶系产生显著抑制（IC50>10μM），且在SD rats中治疗窗宽达3.2倍（NOAEL为治疗剂量的4.3倍）。长期毒性试验（6个月，剂量5mg/kg/d）显示，肝脏指数（LI）和肠道绒毛成熟度（CVI）均符合欧盟QPS标准，证实该系统的生物安全性。

产业化方面，研究团队开发了连续流生产系统（CFPS），将传统批次制备时间从72小时缩短至4.2小时，成本降低至原工艺的1/3。该系统采用微流控芯片进行静电自组装，通过在线质谱监测（检测限0.1mg/mL）实时控制复合物粒径（279±14nm）。中试放大试验显示，产品批次间变异系数（CV）<5%，完全符合GMP标准。

该技术突破对口服肽类药物发展具有里程碑意义。传统被动靶向系统难以突破肠道屏障，而主动靶向递送载体往往面临代谢稳定性问题。本研究通过自组装纳米复合物技术，在保证药物完整性的前提下，实现了口服生物利用度的跨越式提升。目前研究已进入Ⅰ期临床试验阶段，志愿者口服生物利用度达78.2%（常规制剂<20%），提示该技术可能彻底改变GLP-1类药物的给药方式。

未来发展方向包括：①开发pH/酶双响应型载体系统，增强在肠道环境中的靶向性；②探索与肠道菌群靶向递送系统的联用，形成代谢性肝病的多模态治疗；③拓展至其他口服生物大分子（如胰岛素、抗凝血酶），建立通用型纳米递送平台。这些创新将推动代谢性疾病治疗从单一药物向系统化干预转变，为开发新一代口服纳米药物提供理论和技术基础。