GLP-1受体激动剂（GLP-1RA）正引领着降糖减重领域的革命，其中的明星药物司美格鲁肽全球销售额已经突破210亿美元，其适应症还在从糖尿病、肥胖向其他重大疾病领域持续扩展，市场前景极其广阔。在国内，《中国糖尿病防治指南（2024版）》已将其推至一线治疗地位，本土药企加速布局仿制与创新GLP-1RA的需求空前高涨。

随着GLP-1RA市场的蓬勃发展，国家的监管也越来越细致。2024年末，国家药监局（NMPA）发布的《重组胰高血糖素样肽-1受体激动剂药学研究与评价技术指导原则（征求意见稿）》（以下简称《意见稿》）已结束征求意见，正式版本呼之欲出。该《意见稿》在GLP-1RA的适用范围、核心原则、原液生产工艺关键要求、制剂研究要点、质量研究与控制、特殊剂型的技术要求各方面做了细致的规定，规范国内药企在GLP-1受体激动剂上的研究思路。特别是在质量研究与控制章节，对GLP-1 受体激动剂分子的结构确证方法提出了明确且深入的规定。

表1. 意见稿与2022年指导原则中结构解析手段比较

CDE《意见稿》聚焦：

GLP-1RA的结构确证新要求

《意见稿》依据分子结构和生产工艺特点，将GLP-1RA分为三类（见表2）。司美格鲁肽、利拉鲁肽、聚乙二醇洛塞那肽等被明确归类为第二类：化学分子修饰的GLP-1受体激动剂。

表2. 意见稿中GLP-1受体激动剂分类

值得关注的是，《意见稿》在“质量研究与控制”章节，针对第二类化学修饰GLP-1RA，明确提出：

““鼓励采用核磁共振波谱法（NMR），并对其侧链脂肪链及间隔子、位置异构体和手性异构体进行充分的鉴别和研究，以提高对产品和质量控制能力的认识。”

这一措辞传递出强烈信号：对于司美格鲁肽这类结构复杂的化学修饰肽，NMR技术可能会成为满足CDE审评要求、提升申报数据质量与可信度的关键甚至首选手段。未来仿制或创新该类药物的企业，采用NMR进行高级结构确证，无疑将为申报资料增添重要砝码，显著提高获得CDE认可的几率。

为什么NMR

是解析司美格鲁肽结构的关键利器？

核磁共振波谱法（NMR）可以通过探测原子核磁矩与磁场的相互作用，提供原子分辨率下丰富的化学信息（例如化学键的结构，分子的动力学，以及原子空间距离分布等）。

1. 溶液状态研究：直接在近似生理环境的溶液中进行，反映药物的真实活性构象，无需结晶（克服了X-Ray的局限）。

2. 原子级分辨率：可对每一个原子（包括主链氨基酸及复杂的化学修饰侧链上的原子）进行精确指认和追踪。

3. 异构体鉴别：对位置异构体（如修饰发生在错误位点）和手性异构体（如侧链中可能引入的非天然手性中心）具有极高的鉴别能力。

司美格鲁肽结构解析报告：

详解结构确证中的重难点

「青云瑞晶」作为一家专业的结构解析技术服务商，在GLP-1 受体激动剂类药物上累积了丰富的项目经验，我们也为多家上市药企使用核磁共振完成了司美格鲁肽的结构解析工作，本篇文章中，我们将结合过往项目经验，解析如何运用NMR技术确证司美格鲁肽结构，满足CDE要求。

司美格鲁肽的结构评估

司美格鲁肽（Semaglutide）结构与天然的GLP-1相似，具有高达94%的氨基酸序列同源性。仅在两处进行了氨基酸取代，并增加了一段脂肪酸酰化侧链。

司美格鲁肽的脂肪酸酰化侧链包括脂肪酸侧链、连接子和间隔子，分别为1个1,18-十八烷脂肪二酸基团（17-carboxyheptadecanoyl4）、1个γ-谷氨酸基团基团（Glu3）和 2个8-氨基-3,6-二氧杂辛酸基团（靠近多肽侧链的AEEAc1，靠近连接子的AEEAc2）。

其结构确证的核心难点和CDE关注重点在于：复杂侧链的精确表征、修饰位点的确认以及潜在异构体的鉴别。

司美格鲁肽分子结构示意图1

（图片来源：百林科）

司美格鲁肽分子结构示意图2

核磁会测试和收集哪些数据？

1D ¹H谱

1D ¹³C谱

2D ¹H-¹³C HSQC谱

2D ¹H- ¹⁵N HSQC谱

2D同核¹H-¹H TOCSY谱

2D同核 ¹H- ¹H NOESY谱

如何解析司美格鲁肽结构？

1. 通过1H-15N HSQC 谱、1H- H TOCSY 谱、1H-13C HSQC谱和1H-1H NOESY谱分析司美格鲁肽多肽部分和脂肪酸酰化侧链的原子的化学位移归属；

2. 结合2D 1H-1H NOESY计算多肽主链部分结构；

3. 分析2D1H-1H TOCSY谱和2D 1H-1H NOESY谱确认脂肪酸酰化侧链结构；

4. 结合2D 1H-1H TOCSY 谱，最终确定到司美格鲁肽多肽部分和脂肪酸酰化侧链的整体结构。

结构图中能获取哪些有效信息？

NMR解析的结构中，能够清晰地展示出司美格鲁肽的主链与侧链原子结构，对CDE《意见稿》中关注的各项参数都能给出最直接的数据支撑。

截图自意见稿

司美格鲁肽多肽主体部分的三维空间结构

司美格鲁肽酰化侧链示意图

根据核磁数据做出的结构式示意图(pymol展示)

司美格鲁肽类似药的三维空间结构(pymol展示)

技术选择：

NMR、X-Ray与Cryo-EM SPA 比较

高级结构研究的主要手段包括NMR、X射线晶体学（X-Ray）和冷冻电镜单颗粒分析（Cryo-EM SPA）。NMR并不是唯一的司美格鲁肽高级结构解析手段，根据样品的具体情况，可以选择不同的解析方式，以得到更好的数据结果。

X射线晶体学：利用X射线穿透晶体时产生的衍射图案，通过傅里叶变换反推出电子密度图，再拟合原子坐标。X射线晶体学是目前极为成熟的结构解析手段，能获得高分辨率的结构数据，但所解析样品必须具有结晶性，并可长出微米级尺寸的高质量晶体。

冷冻电镜：将样品速冻形成玻璃态冰，通过电子束成像收集投影图像，利用单颗粒分析技术重构三维结构。冷冻电镜无需样品形成晶体，溶液状态的样品即可进行数据收集，特别适合分子量超大的大分子单体或复合物，以及难结晶的大分子样品。

NMR核磁：基于原子核在强磁场中的自旋特性，通过射频脉冲激发核磁共振信号，分析分子内原子间的空间关系（如NOE效应），重构三维结构。NMR可以检测溶液状态中的样品的天然构象，对样品本身要求不高。但对于超大分子（>50 kDa）样品，会增加其分析图谱的复杂程度，一般情况下不推荐使用。

如何选择合适的技术手段进行结构解析，各家企业可以结合自己的研发阶段和需求，早期研发优先NMR快速验证，终产物及复合物推荐Cryo-EM或X射线晶体学。

我司也做过一期文章，综述了司美格鲁肽的高级结构确证方法，感兴趣的各位老师可以点击下方链接延伸阅读。

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