生長激素長效制劑的研究概況

楊云霞，任雅麗

作者單位：224000 鹽城，江蘇豐華生物制藥有限公司

人生長激素（human growth hormone，hGH）是由腦垂體前葉中的生長激素細胞合成、存儲和分泌的一種肽類激素，主要生理功能為促進身體各組織、器官及骨骼中受體細胞的蛋白質合成和脂肪分解，從而調(diào)節(jié)機體代謝和生長發(fā)育，是人體內(nèi)最重要的促進生長的激素。生長激素不同于類固醇激素，不會產(chǎn)生糖皮質激素或性激素樣的副作用[1]。

生長激素適應證廣泛，最早于 1985年被 FDA 批準用于治療兒童生長激素缺乏癥（pediatric growth hormone deficiency，PGHD）和成人生長激素缺乏癥（adult growth hormone deficiency，AGHD），至今獲得批準用于十多種常規(guī)疾病和罕見病的治療（表 1）。此外，還有黏多糖癥、非酒精性脂肪肝、肥胖和甲狀腺功能不足等多種潛在適應證在研。hGH 最主要的適應證是矮小癥，據(jù)中華醫(yī)學會兒科學分會內(nèi)分泌遺傳代謝學組統(tǒng)計，我國兒童矮小發(fā)病率約為3%，全國 4～15 歲矮小患兒總數(shù)約有 700 萬人，以其中1/3 為兒童生長激素缺乏癥計算，國內(nèi)約有 200 萬兒童需要用生長激素治療。但是由于國民對 GHD 缺乏足夠的認識，及每日注射給藥依從性差等原因，我國每年接受合理治療的患者不足 3 萬人，治療率極低。

表1 生長激素時光軸

自 20世紀 50年代以來，生長激素的獲得經(jīng)歷了尸源垂體提取、大腸桿菌合成、酵母菌合成、哺乳動物細胞重組DNA 技術合成、基因重組修飾合成等不同階段[2]。迄今在全球多個國家已有三十多年的使用歷史，未報道過用藥相關嚴重不良反應（SAE），在全球多數(shù)發(fā)達國家被納入醫(yī)保。

1 作用機制

下丘腦-垂體-生長軸中各因子之間相互作用，共同完成對生長和代謝的調(diào)控。體內(nèi)外的各種刺激作用于下丘腦，促進下丘腦分泌促生長激素釋放激素（GH-releasing hormone，GHRH ） 和生長激素釋放抑制因子（ somatotropin release-inhibiting factor，SRIF），GHRH 和 SRIF 作用于腦垂體 GHRH 受體（GHRHR）和 SRIF 受體（SRIFR）啟動細胞傳導通路，調(diào)節(jié) GH 合成和分泌，GH 調(diào)節(jié) IGFs 的分泌，IGFs 對GH 的分泌具有負反饋調(diào)節(jié)作用[3]，GH 和IGFs 的分泌調(diào)節(jié)見圖 1。

圖1 GH 和 IGFs 分泌調(diào)節(jié)

通過基因工程技術合成的重組人生長激素（recombinant human growth hormone，rhGH）與人腦垂體正常分泌的生長激素結構和作用機制一致。GHR 先與 hGH 高親和力的位點 1 結合，然后第二個 GHR 再與同一 hGH 上低親和力的位點 2 結合，形成激素-受體復合物（GH-2GHR），激發(fā)JAK2 酪氨酸激酶信號通路，啟動細胞核內(nèi)的應答基因表達IGFs、IGFBP3 和 ALS（圖 2）。ALS-IGFs-IGFBP3 形成三元絡合物進入血管輸送至靶器官，由蛋白酶除 IGFBP3和 ALS 釋放出 IGFs，IGF 分為 IGF-I 和 IGF-II 兩種類型。IGF-I 的產(chǎn)生更依賴于 GH，其促生長作用強，是兒童期的重要生長因子；IGF-II 的類胰島素作用更強，對胎兒生長起重要作用[4-5]。IGF 與受體結合后通過多種信號通路發(fā)揮生理功能。

圖2 GHR 結構圖及信號轉導途徑

2 理化特性

hGH 基因位于 17 號染色體長臂，垂體可以分泌多種形式的 GH，通常所說的 hGH 是指分子量為 22 kD 的分子，由 191 個氨基酸組成，等電點 4.9，分子內(nèi)有 4 個α-螺旋、2 個二硫鍵，為單鏈非糖化親水性球蛋白[1,3,6]，氨基酸序列和分子結構見圖 3。

圖3 hGH 結構圖

3 研發(fā)現(xiàn)狀

由于生長激素的分泌呈脈沖式，需達到一定血藥濃度才能發(fā)揮療效，為保證藥效以及模擬人體內(nèi)的分泌規(guī)律，患者需每天注射給藥。長期、頻繁注射給藥極大地影響患者依從性、增加患者痛苦。據(jù)中華醫(yī)學會兒科學分會統(tǒng)計，對常規(guī)rhGH 治療的患者進行長期隨訪發(fā)現(xiàn)，治療期 13% 的兒童患者會漏打一半以上的處方劑量，50% 以上的患者沒有嚴格遵守治療方案。而 LAGH 制劑能延長藥物半衰期、降低注射頻率、減少痛苦，可以有效提高患者依從性、降低醫(yī)護成本[7]。

LAGH 制劑的常見修飾類型包括：微球、聚乙二醇化修飾、融合蛋白、hGH 衍生物等[7]。目前，全球處于臨床在研狀態(tài)的 LAGH 制劑有 11 個，其中 3 個已上市，2 個已遞交上市申請，1 個退市，詳細情況見表 2。

表2 國內(nèi)外在研生長激素長效制劑

3.1 Nutropin Depot

基因泰克公司的 PLGA 緩釋微球 Nutropin Depot，于1999年獲 FDA 批準。Nutropin Depot 可以誘發(fā) PGHD 兒童的追趕生長和正常骨骼成熟，不良事件（AE）主要為注射后疼痛，注射部位產(chǎn)生結節(jié)和紅斑。由于存在難以大規(guī)模生產(chǎn)和 GH 突釋現(xiàn)象，并且后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)存在感染和蛋白質降解等問題，該產(chǎn)品在 2004年停產(chǎn)退市。

3.2 Eutropin Plus

Eutropin Plus（Declage，SR-hH，LB03002）是 LG 公司推出的微球 LAGH 制劑，由酵母菌表達，采用透明質酸技術制成的，用于 PGHD、TS、SGA 或 IUGR、ISS、PWS、兒童腎功能衰竭（Pediatric CRF），在中國獲批適應證為PGHD、AGHD 和 TS。評估 Eutropin Plus 用于兒童 GHD、TS、CRF、SGA、ISS 和 PWS 長期安全性和有效性的一項開放、多中心、前瞻性和回顧性觀察研究（NCT01604395），計劃招募 600 例患者，該研究正在進行中。

3.3 金賽增

金賽增是由大腸桿菌表達的 PEG 化 rhGH，PEG 化增大了 hGH 有效體積，延長了藥物在體內(nèi)的滯留時間?；仡櫺匝芯?238 例 PGHD 的療效表明，患兒給予 0.2 mg/(kg·w)金賽增或 0.067 mg/(kg·d) 短效生長激素賽增，治療 3 個月后金賽增組生長速率增至 11.7 cm/年，賽增組生長速率增至8.4 cm/年；金賽增組血清 IGF-1 和 IGF-BP3 水平分別升至 627.3 ng/ml 和 10.5 μg/ml，賽增組血清 IGF-1 和IGF-BP3 水平分別升至 584.28 ng/ml 和 9.87 μg/ml，金賽增對 PGHD 患兒的療效優(yōu)于賽增，兩者在短期療效內(nèi)均無副作用[8]。

3.4 Sogroya

諾和諾德的 Sogroya（Somapacitan）是 FDA 批準的首個 LAGH 制劑。Sogroya 由天然 hGH 修飾而來，分子式：C54H95N13O20S2，分子量 1310.5，主鏈中 GH 部分的半胱氨酸殘基中的硫醇基被巰基乙醇替換，連接有包含帶電荷接頭、四唑和具有非共價白蛋白結合特性的脂肪酸部分的側鏈（圖 4），能夠可逆地、廣泛地（>99%）與內(nèi)源性循環(huán)白蛋白結合。2020年10月在中國獲批 IND，受理號為CXSL2000184、CXSL2000185。

圖4 Somapacitan 結構示意圖[9]

Somapacitan III 期臨床研究 REAL-1（NCT02229851）是一項國際多中心研究，在 301 例 AGHD 患者中，評估了治療 35 周后與安慰劑相比，每周一次 Somapacitan 和每日一次 Somatropin 的療效和安全性，基于該項研究結果，F(xiàn)DA 于 2020年9月獲批其用于 AGHD。

Somapacitan II 期臨床研究 REAL-3（NCT02616562）評估了每周一次 Somapacitan 相對于每日一次Norditropin治療 26 周和 52 周的療效和安全性。青春期前初治 PGHD患者隨機分配，接受 Somapacitan 0.04、0.08、0.16 mg/(kg·w)或 Norditropin 0.034 mg/(kg·d) 治療。結果表明，年化身高成長率（HV）Somapacitan 0.16 mg/(kg·w) 顯著高于每日一次 Norditropin；3 種劑量水平 Somapacitan 的 HV 分別為7.8、9.7、11.5 cm/年，每日一次 Norditropin 的平均 HV 為10.0 cm/年；Somapacitan 在所有劑量下的耐受性良好，沒有發(fā)現(xiàn)與臨床相關的安全性或局部耐受性問題[10]。

3.5 TransCon

TransCon（lonapegsomatropin，ACP-001）是 Ascendis 公司在研的 LAGH，分子包括三部分：未經(jīng)修飾的 hGH、惰性載體分子和將兩者暫時連接起來的連接結構。其設計原理為載體分子可以保護 hGH，使 hGH 暫時失活并且不被人體清除，當注射至人體后，在生理條件的 pH 和體溫下，有活性的、未經(jīng)修飾的 hGH 以可控的方式釋放出來。

TransCon 于 2019年10月和 2020年4月獲得歐洲委員會（EC）和 FDA 治療 GHD 的孤兒藥認定。2020年6月，Ascendis 向 FDA 提交了 TransCon 治療 PGHD 的BLA 申請。該產(chǎn)品在中國用于PGHD 的 III 期臨床試驗（CTR20200399）正在進行中，用于軟骨發(fā)育不全（ACH）的 IND 申請于 2021年1月獲中國 CDE 批準。

3.6 Somatrogon

輝瑞與 OPKO 聯(lián)合開發(fā)的 Somatrogon（MOD-4032，PF-06836922），在天然 GH 的 N-末端連接了 1 個來自人絨毛膜促性腺激素（HCG）β 亞基的 CTP 拷貝，在 C-末端添加了 2 個上述 CTP 拷貝（圖 5），CTP 可以有效延長半衰期。Somatrogon 在美國和歐盟均獲得了用于治療兒童和成人 GDH 的“孤兒藥”資格。2021年1月在日本遞交了新藥申請（NDA）；同期，F(xiàn)DA 也受理了其 BLA 申請。

圖5 Somatrogon 分子結構圖

2020年6月OPKO 宣布Somatrogon III 期臨床試驗（NCT03874013）達到了其主要和次要目標，每周注射Somatrogon 治療 PGDH 的有效性和安全性與每天注射一次的 Genotropin 相當。

Somatrogon 另外一項 III 期臨床研究（NCT02968004），計劃招募 224 名初治青春期前 PGDH 患者，2020年公布的結果表明，治療 12 個月后每周一次的 Somatrogon（0.66 mg/kg）與每日 Genotropin 相比，Somatrogon 組的平均 HV 為 10.12 cm/年，Genotropin 組為 9.78 cm/年，并且耐受良好[11]。

3.7 HyTropin

韓國 Genexine 公司的 HyTropin（TJ101，GX-H9）為雜合 Fc（hyFc）和 rhGH 融合蛋白，分子量 103 kD。HyFc 由人 IgD 和 IgG4構成（圖 6），HyFc 與 hGH 融合增加了 hGH 的分子量，減少了腎臟清除率從而增加了藥物的半衰期；IgG4通過新生 Fc 受體介導的內(nèi)吞和 Fc 融合蛋白的回收進一步延長了 HyTropin 半衰期。HyTropin在 2020年7月向中國 CDE 了遞交 IND 申請（受理號為：JXSL2000137），目前處在臨床 III 期準備階段（CTR20202305）。

圖6 HyTropin 分子結構[12]

HyTropin 第一個臨床試驗在 4 組健康受試者中進行，受試者隨機給予 0.2、0.4、0.8、1.6 mg/kg HyTropin（n=6）或安慰劑（n=2）。研究表明，HyTropin 單劑量給藥在0.2～1.6 mg/kg 的范圍內(nèi)均可耐受，沒有發(fā)現(xiàn)安全隱患，不存在任何脂肪萎縮或抗藥物抗體，t1/2在 69.2～138.0 h 之間，IGF-1 血清濃度以劑量依賴性方式增加[12]。

HyTropin 在 AGHD 患者進行的每周和每半個月一次的 II 期臨床研究表明，12 周內(nèi)接受最低劑量[0.1 mg/(kg·w)]HyTropin 的 AGHD 患者（n=11）與接受 6 μg/(kg·d)Genotropin 的患者（n=2），安全性和耐受性相似，沒有報道意外的不良反應，HyTropin 具有每周和每半個月給藥一次治療 GHD 的潛力[13]。

在 PGDH 患兒進行的臨床研究，24 例患兒分別接受0.8 mg/(kg·w)、1.2 mg/(kg·w)、2.4 mg/kg·半月、GENO/d 治療，HV 分別為 10.7、15.6、12.4、12.7 cm/年[14]。

3.8 Somavaratan

Versartis 公司 Somavaratan（VRS-317，XTEN1-rhGHXTEN2），是大腸桿菌表達的融合蛋白，分子量119 kD，通過在 hGH N-端和 C-端連接 XTEN 氨基酸序列降低受體結合，從而減小受體介導的清除率[15]。

Somavaratan 治療 AGHD 的 II 期臨床試驗（NCT02719990），每月給藥兩次，未達到非劣于日常治療的主要終點；在日本 PGHD 患者進行的開放、長期安全性研究 II/III 期臨床研究（NCT03145831），3.5 mg/kg 每月給藥 2 次，也未達到非劣于日常治療的主要終點指標。

3.9 Albutropin

TEVA 公司 Albutropin（TV-1106）為 hGH 與 HAS 融合蛋白，在 N-末端融合了 HSA。在動物體內(nèi)的藥代動力學和藥效學研究結果表明，猴皮下給藥 0.3 mg/kg 與 rhGH相比，Albutropin 血漿半衰期延長了 6 倍、清除率降低8 倍，連續(xù) 7 天 rhGH（0.3 mg/kg）與 Albutropin 單次給藥（4 mg/kg）誘導增加的 IGF-1 水平相當[16]。在 65 例初治早產(chǎn) PGHD 患兒進行的 II 期安全性和劑量探索研究（NCT02092077），給藥劑量 0.554、0.924、1.20 mg/kg，陽性對照 Somatropin 0.033 mg/(kg·d)，目前該研究由于商業(yè)決策被終止。

3.10 安蘇明

安科生物 LAGH 制劑安蘇明為 PEG 化長效重組人生長激素水針，用于 PGHD，于 2011年10月獲臨床批件，目前已完成 III 期臨床試驗，處于上市申報準備階段。

3.11 YPEG-GH

寶特生物開發(fā)的 LAGH 制劑 YPEG-GH，是 Y 型分支 PEG 化重組人生長激素，該項技術是將 PEG 結構的兩條支鏈分別通過穩(wěn)定性更強的酰胺鍵和 C-N 鍵與母核連接，具有較好的穩(wěn)定性以及支鏈不易水解脫落等優(yōu)勢。目前正在進行 II/III 期臨床試驗（CTR20190901）。

4 市售 LAGH 有效性和安全性

目前，多種 LAGH 制劑處于開發(fā)的各個階段，其中Declage 上市已有 14年，未報道用藥相關的 SAE?；仡櫽嘘P LAGH 制劑的最新文獻和會議報道，LAGH 的有效性初步得到了證實，年化身高增長率方面和誘導 IGF-1 水平升高的能力均非劣效于每日傳統(tǒng)生長激素治療，安全性方面未見報道與 LAGH 用藥相關的重大 SAE。但是不同人群對不同 LAGH 治療的耐受性和療效差異尚需更多的臨床數(shù)據(jù)證實，目前市售 LAGH 的有效性和安全性總結見表 3。

表3 市售 LAGH 有效性和安全性

5 展望

開發(fā) LAGH 的主要目的之一是提高患者用藥依從性，目前已上市的 LAGH 制劑使得 hGH 注射頻率從每天一次減少到每周或每兩周一次，有效性和安全性得到初步證實。目前大多數(shù) LAGH 制劑處于臨床試驗階段，國內(nèi)目前僅有金賽增一款 LAGH 制劑在售，隨著更多 LAGH 獲批進入臨床，將帶來長效生長激素治療的更多選擇，民眾用藥的可及性和選擇性將大大增加。

但是，LAGH 制劑不同種群的用藥劑量調(diào)整和耐受性等問題尚需更多臨床數(shù)據(jù)支持，長期有效性和安全性有待進一步研究。在 LAGH 制劑研發(fā)和臨床應用中，應該重點關注以下問題：①不同表達體系和生產(chǎn)條件生產(chǎn)的 LAGH 制劑的高級分子結構差異；②對 LAGH 高級結構進行解析，分析其高級結構與藥物活性和免疫原性的關系；③微球緩釋劑類型的 LAGH 要關注是否存在 GH 突釋現(xiàn)象，以及注射部位疼痛等不良反應；④PEG 和融合蛋白等修飾方法，不同程度地增加了 GH 分子量，要關注其注射入人體后的免疫原性，對藥物抗體進行密切監(jiān)控；⑤LAGH 治療期間，設置合理的時間點檢測 IGF-1 水平，根據(jù)治療效果合理調(diào)整用藥方案。隨著生物制藥技術的進步和臨床研究成果的積累，LAGH 制劑的研發(fā)和應用必將越來越廣泛，惠及需要生長激素長期治療患者尤其是兒童患者。