多肽是介於小分子與蛋白質之間的化合物，多肽也有多種結構，包括鏈狀多肽、環肽等。由於鏈狀多肽過於靈活，可以隨意扭曲和翻轉，使得它們過於鬆弛而不能很好地成藥。研發人員通過引入環狀結構，約束多肽的活動，增加多肽穩定性，使其表現出更優良藥理活性與穩定性，讓更多的多肽做成藥物成為可能。
小分子、約束肽、生物大分子結構示意圖(從左至右)
約束肽有多種形式，常見的包括單環肽、訂書肽(Stapled peptide)、雙環肽等。單環肽容易理解，就是多肽首尾胺基酸相連形成一個環，這是最簡單的一種約束肽。目前Ra Pharmaceutical與Polyphor公司擅長開發這種多肽。大量研究表明，具有 α 螺旋結構和富含正電荷的多肽可以穿過細胞膜，但是多肽一旦脫離母體就不能保持原有的二級結構，因此，人們發展了一種用碳碳鍵作為支架來穩定多肽 α 螺旋結構的方法，由該方法得到的多肽稱為訂書肽。雙環肽具有兩個胺基酸序列環，中間由一個連接體進行調控，英國公司Bicycle Therapeutics在雙環肽研發上處於領先地位，已有一種候選藥物進入臨床試驗。
單環肽、訂書肽、雙環肽模型(從左至右)
進入臨床試驗的約束肽藥物
約束肽雖然有很好的藥理活性，但是將這類化合物研發成為上市藥物卻不是那麼容易。早在本世紀初，已有多個約束肽被合成出來，細胞實驗也證明有很好的活性與靶向性，有望開發成為藥物。但是實際開發的時候卻發現，該類藥物的藥物動力學結果不能讓人滿意，製造工藝也很複雜，生物利用度遠遠不能達到預想結果，這些問題，嚴重阻礙了該類藥物的發展。
當然，問題不止這些，有些公司專注於約束肽藥物的設計，例如Ensemble Discovery公司成立於2004年，利用DNA編碼庫來生成環狀多肽，但這種方法生成多肽具有盲目性，成藥的可能性較小，成本較高，2017年，該公司正式關閉。之後，同類公司Tranzyme Pharma也於2013被Ocera Therapeutics公司收購。
進入臨床試驗的約束肽類藥物一覽表
而堅持不倒的公司終將會迎來希望的曙光，Polyphor於2018年5月獲得了1.65億美元的首次公開募股(IPO)。該公司建立了約束肽發展平臺PEMfinder®和MacroFinder®，用於研發約束肽管線藥物，利用這些平臺已發現5000多種約束肽用於藥物篩選。有三個藥物已進入臨床試驗階段，它們分別是Murepavadin、Balixafortide與POL6014。
Murepavadin是一種靶向革蘭氏陰性菌外膜蛋白的新型抗生素，靶向脂多糖轉運蛋白D(LptD)。用於治療院內肺炎，目前已處於臨床試驗III期。革蘭氏陰性菌由於具有深厚的外膜，使得普通抗生素難以進入細菌內部，難以殺滅細菌。Murepavadin對細菌外壁的脂多糖與外膜蛋白有很強的親和性，為革蘭氏陰性菌造成的難治性感染的治療帶來新的突破。臨床前研究表明，Murepavadin對綠膿桿菌有特異的高效的抑制作用，即使是對多重耐藥性抵抗細菌也有很好的療效。臨床試驗表明，在12名患者中，TOC臨床治癒率超過80%，28天的全因死亡率為8％。
Murepavadin與外膜蛋白的相互作用
Balixafortide是趨化因子受體-4 (CXCR4)抑制劑，CXCR4屬於Ｇ蛋白偶聯受體超家族，具有趨化免疫細胞、維持免疫細胞的動態平衡等生物學作用，CXCR4在大部分人類腫瘤細胞中過表達，包括乳腺癌，前列腺癌，肺癌，結腸癌和多發性骨髓瘤等，CXCR4在腫瘤的生長、轉移過程中扮演著重要角色，抑制CXCR4可以抑制腫瘤細胞的生長。Balixafortide是一種從鱟中得到的天然多肽——polyphemusin的類似物，它可以抑制腫瘤細胞的轉移，增加腫瘤細胞對化療的敏感性，並激活免疫細胞殺死腫瘤細胞。臨床研究表明，當Balixafortide與艾日布林聯合使用時，可以提高晚期和嚴重轉移性乳腺癌患者中腫瘤應答率。
Balixafortide與CXCR4相互作用示意圖
POL6014是高效特異性人中性粒細胞彈性蛋白酶抑制劑，主要用於用於減少與囊性纖維化相關的炎症，它對其他中性粒細胞性肺病，如非囊性纖維化支氣管擴張症，或罕見疾病，如Alpha-1抗胰蛋白酶缺乏症也有治療作用。臨床研究表明，POL6014對活性痰人嗜中性粒細胞彈性蛋白酶有高效的抑制作用，且對患者有較好的安全性與耐受性。目前POL6014正處於臨床I期研究中。
Ra Pharmaceuticals在2016年獲得了1.06億美元的IPO投資，Apellis Pharmaceuticals也在2017年獲得1.5億美元的IPO投資。他們這兩家有共同的目標，都致力於發展罕見病陣發性睡眠性血紅蛋白尿症(PNH)的療法。PNH是慢性、危及生命的，由紅細胞被補體系統錯誤地攻擊和破壞引起的罕見性血液系統疾病。
RA101495是C5蛋白抑制劑，用於治療PNH，目前只有一個相同靶點的抗體藥物eculizumab被用於治療該疾病，然而患者在使用eculizumab時，會被觀察到有突破性溶血現象發生，特別是在給藥周期結束時。而RA101495，相對於eculizumab，可以持續給藥，具有更好的可控性，降低突破性溶血風險，為患者提供便利。目前該藥正處於臨床試驗II期。
RA101495與eculizumab在C5的作用位點
APL-2是C3蛋白抑制劑，用於治療PNH，目前處於臨床試驗III期。APL-2可防止補體膜攻擊複合物(MAC)的形成，從而可防止突變血小板的激活和血管內溶血，從而降低血栓形成的風險，血栓是PNH死亡的主要原因之一。APL-2也可以預防血管外溶血，進一步減少PNH患者的貧血和輸血依賴。同時，APL-2給藥次數較少，一般為每日給藥一次，增加患者的便利性。
Aileron Therapeutics的ALRN-6924是一種訂書肽，是p53蛋白的激活劑，激活腫瘤抑制蛋白MDMX 與 MDM2。ALRN-6924是目前唯一一個同時激活MDMX 與 MDM2的藥物，可以與單抗聯用，用於實體瘤與液體腫瘤的治療。目前，ALRN-6924對急性骨髓性白血病(AML)、骨髓增生異常症候群(MDS)、外周T細胞淋巴瘤(PTCL)的臨床試驗正在進行中。
Bicycle Therapeutics是雙環約束肽製藥公司的代表，2017年，該公司完成4000萬英鎊的融資，其代表藥物BT-1718正處於臨床試驗I期，仍有兩個藥物處於臨床前階段。BT-1718是雙環肽與毒素偶聯藥物，靶向膜型1基質金屬蛋白酶(MT1-MMP)。MT1-MMP在腫瘤細胞侵襲與轉移過程中有重要作用，在多種實體瘤中過量表達。臨床前實驗表明，BT-1718對MT1-MMP有顯著的靶向性，對多種實體瘤有治療作用。
BT-1718的模型結構
展望
約束肽集合了小分子與生物大分子的優點，既擁有類似大分子抗體藥物的較強靶向性與親和力，又擁有類似小分子藥物快速組織滲透能力。由於約束肽獨特的結構與活性，受到製藥公司的青睞，風投基金基金也很重視很這塊領域，創業公司迅速成長，除了上文所提到的較為成功的公司，仍有很多公司分散在美國、歐洲、日本等國家，他們也在這塊領域默默耕耘。也不乏其中創業公司與大型藥企聯合研發，有名的例子就是Bicycle Therapeutics與astrazeneca強強聯合，共同研發雙環肽藥物。相信未來約束肽藥物將是製藥領域重要的管線之一。
參考資料
Constrainedpeptides』 time to shine?
https://www.bicycletherapeutics.com
https://www.aileronrx.com
https://rapharma.com/
www.apellis.com/
https://www.polyphor.com/