基于肠道激素的联合药物设计将是下一代减肥降糖药类代谢药物的方向，许多在临床前模型中显示出有益的效果。所采用的策略是将 GLP-1 或胰高血糖素受体激动剂与雌激素、甲状腺激素和地塞米松等核受体激素相结合。例如，GLP-1/雌二醇结合物在不同啮齿动物代谢综合征模型中减少了食物摄入量和体重，显示出比单独使用 GLP-1 更佳的疗效；它还能激活β 细胞中的胰岛素信号通路，从而恢复其功能并缓解糖尿病。在甲状腺激素方面，T3与胰高血糖素结合，将 T3特异性地输送到肝脏；这导致几种肥胖小鼠模型的体重减轻和血脂异常得到纠正。
比如，地塞米松与 GLP-1 结合，这种肽在肥胖小鼠中诱导体重减轻的效果比单独使用 GLP-1 更有效。
这里，研究人员生成了一系列具有不同连接化学的 GLP-1-Dexa 缀合物，可赋予一系列分子稳定性。Dexa 缀合不会影响母体 GLP-1 类似物的天然效力。测得的 GLP-1 类似物对人 GLP-1R 的EC50 为 2 pM。所有缀合物均具有经过硫醇-乙胺基团修饰的 Dexa，该硫醇-乙胺基团通过二硫键与 GLP-1 主链 C 末端的游离含硫醇氨基酸连接。这些缀合物具有生物可代谢连接体，利用二分前药释放机制，在类似于细胞内环境的还原条件下释放天然 Dexa（图 1A）。二硫键的还原释放出乙胺Dexa加合物的硫醇，所得游离硫醇自发环化成与21位羟基的氨基甲酸酯键，从而释放天然Dexa。我们通过选择性使用半胱氨酸同系物、高半胱氨酸 (Hey) 和青霉胺 (Pen) 来精细调整二硫键的结构完整性和生物稳定性，以与衍生化的 Dexa 偶联（图 1B）。事实证明，这三种缀合物在中性 pH PBS 和低谷胱甘肽浓度（模拟细胞外环境的条件）中同样稳定。
图1GLP-1-地塞米松分子设计
GLP-1-地塞米松通过下丘脑控制摄食和增加能量消耗，使肥胖小鼠的体重降低高达 25%(图2)。
图2 GLP-1-地塞米松体内减重活性
近日，哥本哈根大学诺和诺德基金会基础代谢研究中心的Petersen等人利用GLP-1类似物来安全地增强NMDA受体拮抗剂MK-801的减肥性能。他们的GLP-1-MK-801偶联物在啮齿动物模型中逆转肥胖、糖尿病和血脂异常，文章发表于Nature。
图3 GLP-1-MK-801与不同半胱氨酸同源物的偶联物的化学合成。
通过化学可裂解的二硫键将 MK-801 与 GLP-1 类似物缀合将增强 NMDA 受体拮抗作用的治疗潜力。食欲调节大脑区域富含 GLP-1 受体，同时减轻与 MK-801 非限制性作用相关的副作用。这些努力涉及化学掩蔽 MK-801 的仲胺，使其失活，直到连接子被细胞内较高浓度的含硫醇化合物裂解，从而释放 MK-801。通过迭代化学合成和结构优化，开发了一种稳定的缀合物，配有 C 端 L-青霉胺残基和自毁二硫键 (GLP-1–MK-801)（图 3）。
GLP-1–MK-801 的血浆稳定性通过在肽的 C 末端掺入不同的半胱氨酸同源物来优化，以促进二硫键与接头的缀合。此外，在高浓度谷胱甘肽下孵育，缀合物会在体外降解。与母体 GLP-1 类似物以及药代动力学优化的 GLP-1 受体激动剂索马鲁肽和利拉鲁肽相比，GLP-1–MK-801 在 GLP-1 受体上具有相似的受体信号传导特性。此外，使用分离的 NMDA 受体电流的电生理记录证实了 GLP-1–MK-801 介导的与弓状核中 GLP-1 受体阳性神经元中 NMDA 受体的靶标接合。与之前关于 GLP-1 受体激动剂的研究一致，GLP-1–MK-801 增加了约 35% 表达 POMC 的神经元的兴奋性。这些观察结果得到了弓形核切片的单细胞钙成像研究的证实，表明相对于单独的 GLP-1，GLP-1–MK-801 抑制 NMDA 诱导的细胞内钙激增。
最后，研究者将GLP-1-MK-801与司美格鲁肽进行了对比，发现GLP-1-MK-801不仅减重效果更好，作用也更持久。分析小鼠大脑活动发现，GLP-1-MK-801能够更强地影响大脑的中脑边缘奖励回路，这或许意味着GLP-1-MK-801能够减少大脑对垃圾食品的偏好（图 4）。
图4 GLP-1-MK-801体外及体内活性
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