蛋白质和肽治疗需要肠胃外给药，这可能会阻碍药物的依从性。为此，已经进行了广泛的努力来开发替代输送策略，特别是用于治疗内分泌疾病的肽，例如胰岛素。口服给药面临着与胃肠道的结构组织和生理功能有关的实质性障碍。
这篇文章强调了旨在克服这些障碍的策略，包括渗透促进剂、肠道酶抑制剂以及粘液渗透和细胞渗透肽。然后重点介绍了已进入临床试验的口服肽的相关经验，包括胰岛素、降钙素、甲状旁腺激素和血管加压素，以及最近胰高血糖素样肽1受体激动剂索马鲁肽（semaglutide）口服制剂获得里程碑式批准用于治疗2型糖尿病的进展。
生物疗法的医学效用——包括蛋白、抗体、杂交融合蛋白、抗体-药物复合物和治疗肽——继续扩大。由于口服生物利用度低，这种疗法通常通过胃肠外注射给药，但几十年来每天注射胰岛素等治疗药物可能会对药物依从性构成挑战。常见的问题包括不喜欢注射，担心针头大小或注射部位的不适，即使每周进行一次治疗，注射的持久性仍不理想。
因此，努力探索了通过替代途径输送蛋白质的可行性，包括适用于口服、鼻腔、眼用、肺部、口腔和透皮给药的制剂。口服给药的广泛使用和便利性使得这种途径对患者特别有吸引力。然而，当考虑到胃肠道的结构和功能时，其挑战非常明显（图1）。包括将摄入的复杂营养物质（如蛋白质）酶分解成易于吸收的小分子，以及通过细胞和粘膜屏障来限制毒素和微生物病原体的进入。
本文重点介绍了口服肽疗法的发展。尽管已经努力开发优化肽的药物特性的方法，但目前没有有效的框架可以普遍应用于给定肽的口服制剂的合理开发。此外，据报道在临床前模型中获得成功的口服给药技术在临床试验中常常不能转化为足够的口服生物利用度。
本文在简要讨论了口服肽输送的障碍和解决这些障碍的选定方法后，重点介绍了口服肽制剂（如胰岛素）在临床试验中的研究经验。特别是，最近美国食品和药物管理局批准了用于治疗2型糖尿病（T2D）的胰高血糖素样肽1（GLP1）受体激动剂的口服制剂索马鲁肽，这是该领域的一个里程碑，可以促进口服肽疗法的发展。
口服肽输送的障碍
肽穿过肠上皮，随后分泌到淋巴系统或基本上未降解的治疗剂的血流中，需要绕过多个结构和功能屏障，在此简要总结并在图1中示出。
1蛋白降解酶
摄入的肽制剂首先在唾液中遇到消化酶，包括淀粉酶和脂肪酶。进入胃后，摄入的肽遇到低酸碱度和酶，如水解蛋白非常有效的胃蛋白酶和组织蛋白酶。小肠腔内存在额外的蛋白水解酶，包括来自胰腺分泌物的酶，以及由肠细胞表达的刷状缘膜肽酶。这些酶包括胰蛋白酶、糜蛋白酶、羧肽酶和许多二肽酶和氨肽酶。
通常用于检查药物跨上皮细胞转运效率的细胞或粘膜模型可能不能完全模拟复杂的酶促环境，包括肠腔内区域pH值的差异，从而导致高估肽的生物利用度。研究者用猪和人的胃和小肠液以及添加酶的模拟液（胃蛋白酶和胰酶）评估了17种12个氨基酸以上的不同肽的稳定性和酶降解性，包括生长抑素、降钙素、胰高血糖素、分泌素和胰岛素。小肽，包括具有环状结构的小肽，通常更稳定，而较大的肽降解更快。虽然这一点没有得到广泛的描述，但已知局部肠道微生物群会影响药物代谢，并可能释放出有助于肽降解的酶。
2胃肠黏液层
由细胞相关粘蛋白和糖蛋白组成的复杂粘液层位于胃和肠上皮粘膜内的吸收性肠细胞附近，既是摄入营养物的润滑剂，也是捕获较大分子和病原体的物理化学屏障。在胃内，粘液层的酸碱度范围从管腔表面的2以下到接近上皮表面的中性酸碱度，粘蛋白的周转是高度动态的，反映了在酸性和富含酶的环境中的降解，并通过不断重新合成新的粘蛋白来平衡。约20种不同的粘蛋白可能是分泌的或细胞相关的分子，具有短的细胞质尾，使细胞内信号转导成为可能。分泌的粘蛋白通过二硫键连接在一起，形成高度糖基化的大分子，这使得粘蛋白复合物稳定，并防止酶降解。粘液的大小和结构，以及分子间共价和非共价相互作用的存在，决定了肽和较大分子通过粘液层的扩散。粘液还充当抗菌防御素的储库，并物理性地将微生物截留在外表面粘液层中，防止大多数细菌物种以及大分子直接进入肠细胞表面。以MUC2为例的一些粘蛋白也通过调节树突状细胞的活性来控制腔内细菌定居的程度，从而抑制炎症反应并增强肠道粘膜的耐受性反应。
对粘液的广泛研究已经确立了决定疏水性药物-粘液相互作用的原则以及肽大小和电荷以及粘液孔径的重要性，这反过来又影响通过实验粘液系统的流动性和渗透性。然而，肽药物通过体外模拟的实验粘液系统渗透的研究在多大程度上概括了体内粘液层的复杂性仍不确定。
3细胞旁或跨细胞途径
口服肽药物穿过肠上皮的途径包括细胞周围和细胞之间的细胞间隙的导航（细胞旁途径）或药物通过细胞的转运（细胞间途径），从而完整地进入邻近肠上皮基底外侧表面的血管间隙（图1）。
通过细胞旁途径转运具有挑战性，因为有一系列复杂的分子屏障。总的来说，这些连接围绕上皮细胞并保持上皮结构和完整性。连接允许水、离子和溶质的必要流动，同时选择性地排除毒素、大分子和微生物。封堵器、连接蛋白和连接粘附分子形成高度调节的动态复合物，直接与肌动蛋白-肌球蛋白细胞骨架相连。虽然连接复合物的短暂破坏促进了肽从肠腔的吸收，但药物、毒素或感染对紧密连接复合物的持续功能损害与系统性内毒素血症和胃肠炎症有关。
药物通过跨细胞途径带来了一系列不同的挑战。吸收性肠细胞有一个特殊的分子载体系统，将氨基酸、糖、脂肪酸、胆汁酸和相关的必需微量营养素从管腔输送到基底外侧表面和循环。然而，一系列细胞内途径同时促进外源细胞内蛋白有效靶向细胞内溶酶体途径，导致降解。或者，外源性细胞内蛋白可以被重新路由回粘膜表面，用于腔内而不是基底外侧分泌。口服肽吸收的其他挑战包括肠细胞腔表面缺乏肽受体，以及缺乏促进腔内蛋白质吸收的途径。
4个体间的变异性
开发口服肽的另一个主要考虑因素是胃肠道生理的巨大个体间差异，包括粘液和酶产生的程度以及胃排空和肠道运动的控制。胃肠转运率是决定上皮细胞暴露于摄入肽的关键因素，可能受膳食摄入的大小、组成和时间以及年龄的影响。此外，腔上皮环境中的个体间差异，包括消化酶、肽酶和相关转运蛋白的相对表达，可能有助于跨粘膜药物吸收的时间和程度。
口服肽输送方法
评估口服肽制剂适用性的关键考虑因素包括肠粘膜的吸收程度、可检测的药效活性和全身生物利用度。如果生物利用度太低，所制造的药物产品的成本可能过高，不适用于商业开发。正在寻求多种策略来促进口服肽递送，通常是组合的，包括渗透增强剂、对抗酶降解、纳米颗粒载体、肠贴片和微针递送装置（图2）。这篇综述集中在代表性的技术上，重点是那些已经达到临床试验或有很大希望进入临床评估的技术。
1渗透促进剂
渗透增强剂可以通过促进非降解肽通过上皮细胞来靶向跨细胞途径，或者通过干扰细胞间连接和粘附蛋白的功能来靶向细胞旁途径，例如，通过螯合钙的螯合剂，钙是E-钙粘蛋白功能所必需的，同时也是一些蛋白酶的辅因子。
增强剂必须实现肠上皮的充分而短暂的破坏，以实现有意义的肽吸收，同时保持可接受的安全性和最小的局部或全身毒性。筛选增强渗透性的药物通常采用离体研究的分离的肠粘膜片段，或使用肠上皮细胞系。这种方法能够测量跨细胞层的药物转运，以及通过跨上皮电阻的分析间接评估细胞和紧密连接的完整性。例如，有研究者使用肠上皮Caco-2细胞分析了几十种渗透性增强剂的性质，发现特定化合物的化学结构以一般方式与其作用机制相关联；脂肪酯主要增强细胞旁通透性，而两性离子和阳离子表面活性剂增强细胞间通透性。具有不同分子作用机制的渗透促进剂可以在较低剂量下组合使用，以最小化细胞毒性，同时实现渗透效率的协同增强。具有功能性紧密连接的重组人肠组织或肠器官样物质的开发为快速筛选安全且瞬时改变上皮通透性的通透性增强剂提供了希望。
虽然许多渗透促进剂在临床前研究中显示出疗效，但只有少数促进剂显示出足够的安全性和疗效，可进入临床试验。其中，两种渗透促进剂——癸酸钠（C10，也称为癸酸）和N-[8-（2-羟基苯甲酰基）氨基]辛酸钠（SNAC，也被称为沙卡普罗酸钠）已经在专利的输送平台上使用了很多年，并且已经在人体内进行了比其他任何增强剂更广泛的试验。癸酸钠，一种被批准作为食品添加剂的中链脂肪酸，以离子化的可溶性形式存在，在小肠中通常出现的pH值下具有去污剂能力。其作用模式被认为既有基于上皮质膜相互作用的跨细胞方面，也有基于对连接蛋白的影响的细胞旁方面。
根据观察发现，酰化氨基酸形成微球，有助于口服吸收小肽，SNAC被认定为“公认安全”（GRAS）。SNAC最初也被认为能增强跨细胞和细胞旁通透性，但最近的研究强调了与SNAC共同配制的索马鲁肽通过胃上皮的主要跨细胞转运模式，这将在下面更深入地讨论。8-（N-2-羟基-5-氯-苯甲酰基）-氨基-辛酸（5-CNAC）是另一种酰化氨基酸，已经在临床试验中进行了测试，例如降钙素（见下文）。它在人体内被迅速吸收和代谢，肾排泄是代谢物清除的主要方式。
理想情况下，渗透促进剂包括简单、易于制造和安全的成分，可以使用一系列制剂来增强多种蛋白质的吸收，而基本上不需要改变临床验证的增强剂的核心成分。而可能出现的问题包括增强有毒物质（细菌、真菌、病毒和毒素）的吸收，免疫反应的发展或通过使用渗透性增强剂改变肠道微生物群。
然而，这种毒性尚未成为临床试验中不良事件常规监测。例如，在迄今为止检查口服胰岛素安全性的最大试验中，虽然更多接受用辛酸钠包裹的胰岛素类似物（称为I）治疗的受试者产生了人抗胰岛素和交叉反应抗体（安慰剂组18对5），但少数患者有抗体且没有相关的不良事件，因此无法对这些抗体的临床意义得出有意义的结论。同样，在最大型的口服塞马鲁肽PIONEER6号试验中，没有检测到严重不良事件。几个渗透增强剂在临床上的成功和相对安全性激发了人们对探索进一步提高蛋白质治疗的跨粘膜通过效率的机会的极大兴趣。
2pH的调控
胃蛋白酶在胃的酸性环境中容易分解多种肽。含有口服肽的片剂可以用酸稳定的肠溶衣包衣，以防止它们在胃中溶解。一旦片剂离开胃并到达上肠，pH值的升高导致肠溶衣的溶解和片剂内容物的释放，如已经在临床试验中测试的降钙素口服制剂所示（见下文）。肠和胰酶也能够快速降解肽。这些胃肠酶的最佳pH值为中性至碱性；片剂中包含柠檬酸会导致局部的、短暂的酸碱度降低，从而抑制常驻肽酶。事实上，柠檬酸和口服鲑鱼降钙素的联合给药被认为部分通过降低局部胰蛋白酶的活性来提高生物利用度，从而增强口服鲑鱼降钙素在比格犬体内的吸收。
3直接酶抑制
另一种规避肠道酶活性的策略是直接酶抑制。酶抑制剂，包括抑肽酶、大豆胰蛋白酶抑制剂和亮蛋白肽，已经与肽共同配制，以在粘膜吸收部位提供肽的局部保护。作为口服肽制剂成分的直接酶抑制的最先进的临床例子可以是Oramed开发的口服胰岛素制剂，称为ORMD-（见下文）。配方包括大豆胰蛋白酶抑制剂以及清除钙的螯合剂，钙是许多蛋白酶的辅因子。然而，酶抑制作为增强口服肽吸收的一般策略的效用和安全性是不确定的。
4肽环化
环化策略从肽中去除特别容易被酶切割的暴露的氮和碳末端。环状结构是许多天然存在的小肽的特征，包括两种已成功开发用于口服给药的小肽：免疫调节药物环孢菌素（在20世纪90年代批准了一种名为Neoral的口服微乳）和去氨加压素，去氨加压素是肽激素加压素的类似物，比加压素具有更强的抗酶降解性（见下文）。有研究者最近报告了种环肽的理化参数和口服吸收特性，指出这些小肽中的大多数口服生物利用度有限，大多数仅在少数临床前研究和更少的临床研究中进行过检查。
5粘液渗透剂
还可将肽与粘液溶解剂或粘液渗透剂共同配制，以提高肽穿过粘液屏障的速率。在临床前研究中，添加亲水聚合物如聚乙二醇（PEG）链可增强粘液渗透性，在含有2-羟丙基甲基丙烯酰胺共聚物（pHPMA）衍生物亲水涂层的纳米颗粒中共同配制胰岛素等肽也是如此。自纳米乳化药物输送系统（SNEDDS）也已经过测试，它含有油、表面活性剂和助表面活性剂的混合物。通过开发含有细胞穿透肽（CPP）-胰岛素结合物的粘膜粘附性N-三甲基壳聚糖氯化物包被的PLGA纳米颗粒，也实现了大鼠临床前研究中的胰岛素递送。尽管粘液渗透策略继续得到广泛研究，但其安全性和有效性尚未在大型临床试验中得到验证。
6细胞穿透肽
CPPs可以是来源于病毒的肽序列，通常在膜易位或细胞进入方面是有效的，非病毒蛋白质或更小的分子，如八精氨酸。CPP可能与膜糖胺聚糖相互作用，穿过内吞途径，最终通过胞吐作用将其蛋白质输送到体循环。或者，CPP可以通过一种不依赖能量的机制穿越膜脂双层促进细胞进入。并且可能为高度CPP、蛋白和细胞类型特异性。人们已经探索了氯化石蜡用于抗癌和抗微生物治疗以及作为显像剂，但是它们用于增强肽治疗的口服吸收还没有在临床上得到验证。
7肠贴片
用于口服给药的肠贴剂在物理上保护药物的小贮库免受局部降解，同时将药物放置在吸收性上皮附近。例如，通过压缩含有卡波姆、果胶、羧甲基纤维素钠和鲑鱼降钙素的聚合物基质，并在除一面之外的所有面上用乙基纤维素涂覆该基质，来制造粘膜粘附贴剂。该贴剂粘附在猪和大鼠的小肠粘膜上，并释放鲑鱼降钙素，该物质在体循环中可检测到，并与大鼠血钙减少相关。最近，据报道，一种利用离子电渗法破坏肠道紧密连接并促进细胞旁药物转运的粘膜粘附贴片，在短暂电流后将胰岛素输送到大鼠的体循环中，而没有证据表明局部肠道粘膜的主要结构损伤。虽然口服给药的贴剂技术继续取得进展，但临床概念验证尚未到来。
8水凝胶
已经探索了多种水凝胶制剂来增强小肠和大肠中肽的肠吸收。水凝胶含有水、交联聚合物和蛋白质，以及潜在的粘膜粘附聚合物，以促进延长的保留时间，并使肽在特定肠道区域内的停留时间延长，同时抵抗酶降解。然而，迄今为止，用于治疗性肽输送的水凝胶尚未在临床上取得有意义的进展。
9微针装置和毫杆
基于设备的递送技术的固有吸引力反映了它们对递送广泛的肽和蛋白质的普遍适用性，较少有蛋白质大小的限制。雷尼疗法公司正在开发一种小型肠溶胶囊，用于输送生物治疗剂，包括肽。胶囊在小肠中经历依赖于pH值的溶解，二氧化碳的产生使小气囊膨胀，小气囊又将基于微针的装置定位在上皮附近，用于治疗性蛋白的粘膜注射。临床前研究表明，胶囊在肠内展开后30分钟内，可输送高达μg的药物，相当于约80单位胰岛素。该公司报告称，在禁食或进食状态下给药后，已在人体内成功测试了无活性药物的胶囊装置（称为雷尼替丁丸）的安全性，并计划使用奥曲肽进行临床试验。
还有研究者最近报道了使用两种创新设备的临床前研究。一种口服给药的微针给药装置，命名为腔内展开的微针注射器（LUMI），包含封装在聚（甲基丙烯酸-共-丙烯酸乙酯）和聚乙二醇涂层内的多个载药微针，并被设计成在小肠中的pH水平下溶解。在将该装置输送到猪肠道后，胶囊溶解，释放出装有胰岛素的弹簧可生物降解微针，该微针穿透肠道粘膜。血浆胰岛素水平在15–30分钟内升高，葡萄糖降低，联合配制胰岛素的全身生物利用度超过10%，没有肠穿孔的组织学证据。还描述了一种口服自定向毫米级施药器（SOMA），该施药器粘附在胃粘膜上，通过注射输送胰岛素等药物，而不会刺穿胃的外层。含有胰岛素和聚环氧乙烷的压缩混合物通过含有可生物降解聚合物的毫柱从SOMA装置中释放出来，在非糖尿病猪中产生可检测的与血糖逐渐降低相关的胰岛素水平，没有胃肠损伤的组织学或功能证据。口服后，LUMI或索马装置在多大程度上可以安全和可重复地靶向胃肠道上皮的适当区域需要进一步研究。
口服肽评估
迄今为止，内分泌失调一直是口服肽疗法的一个重点。加压素、降钙素、胰岛素、生长抑素、甲状旁腺激素（PTH）、甲状腺激素释放激素、尿鸟苷和GLP1的类似物都已配制成口服给药。本节重点介绍了已经在人体中测试的口服肽疗法的发展进展。
1加压素
加压素是一种九肽（Mr=1，），环结构中有六个氨基酸，由一个二硫键和一个三氨基酸尾连接，是第一批开发用于口服给药的肽激素之一。去氨加压素是加压素的修饰类似物，第一个氨基酸脱氨基，第八个氨基酸l-精氨酸被d-精氨酸取代，在20世纪80年代被开发成片剂形式用于治疗尿崩症。
为了获得有效的抗耐药性，口服去氨加压素的剂量需要比鼻内给药高几倍，比皮下给药高约倍，被批准用于治疗中枢性尿崩症和原发性夜间遗尿症，而注射用去氨加压素由于其增加凝血蛋白因子ⅷ和血管性血友病因子的循环水平和活性的作用，已被优选用于凝血障碍患者。然而，在一般口服肽的情况下，去氨加压素可被视为例外，因为其环状性质是非典型的，并且其异常的效力意味着口服制剂Minirin的生物利用度仅为0.17%。
2胰岛素
胰岛素（Mr=5，）是最广泛使用的可注射肽治疗剂，目前可作为快速作用制剂以及适合每日一次给药的长效基础制剂。由于全世界数百万糖尿病患者使用胰岛素，胰岛素作为口服给药的候选肽受到了相当大的
