多肽作为药物载体及前体药物的应用
北京中科亚光生物科技有限公司
1919
多肽在体内表现出载体作用，可将目的药物吸附、粘贴、装载于载体上；而且多肽是一种生物活性物质，毒性作用较小，具有良好的生物相容性，可制成各种载体材料控制药物释放。因此，近年来将多肽作为药物载体、利用多肽对药物载体进行修饰及将多肽用于前体药物等领域逐渐引起人们的关注，具有良好的应用前景，也拓宽了多肽在医药领域的应用范围。
1.受体导向的多肽靶向药物载体
小片段多肽具有低毒性、靶向性、无免疫原性、良好的生物相容性等特点。研究已发现，肿瘤细胞表面会高表达多肽类受体，因此一些短肽可作为导向物，以配体-受体特异性结合的方式应用于靶向药物递送系统。短肽在各种受体介导的靶向药物递送系统中的作用受到越来越广泛的研究。
(1）蛙皮素(bombesh,BN)/胃泌素释放多肽(gastrin releasing peptide,GRP)受体介导的靶向药物递送系统：Keller等应用RT-PCR技术及放射配基结合实验对3种肾癌细胞株(A498、ACHN及786-0)进行了分析，结果表明这些细胞株的细胞膜上都有BN/GRP受体的表达。将一种蛙皮素Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-leu-p(CH-NH)-Leu-NH2(RC-3094)作为配体，与吡咯啉阿霉素(2-pyrrolinodoxombicin.P-DX)X，AN-201)制成蛙皮素复合物(AN-215)，研究发现AN-215与肾癌细胞膜上的GRP受体的亲和力较高；与游离的AN-201比较，其抑瘤效果更显著，A498、ACHN及786-0肿瘤体积和重量分别减少了64.9%、74.9%、59.2%、60.7%、67.6%和65.4%；而游离的AN-201对肾癌细胞增殖基本没有抑制效果。
Nagy等将羧基末端BN-(6-14)或BN-(7-14)五肽序列的蛙皮素与阿霉素(doxombicin，DOX)或AN-201形成蛙皮素复合物，其结构共同点是在13位和14位之间存在一个缺失的
肽键（CH2-NH或CH2-N)，与五肽序列BN/GRP受体的亲和力高。体外实验证明，二者对表达BN/GRP受体的胰腺癌细胞、肺癌细胞、前列腺癌细胞和胃癌细胞具有相似的抑瘤效果。
(2)生长抑素(somatostatin，SRIF)受体(SSTs)介导的靶向药物递送系统：结肠直肠癌的治疗通常面临抑癌基因p53的变异，严重阻碍了治疗的进展。Szepeshazi等研究发现结肠直肠癌细胞膜上高表达ssts。将SRIF类似物RC-121与AN-201连接，形成靶向SRIF复合物(AN-238)，能将药物AN-201定向转运到肿瘤细胞，使肿瘤细胞内药物的浓度得到显著提高。
(3）十肽SynB3受体介导的靶向药物递送系统：近年来，Castex等研究了许多小分子多肽类载体及其应用，例如十肽SynB可通过受体，介导药物(包括抗肿瘤药物)在脑部的吸收。将一种SynB3与AN-201通过丁二酸酐共价连接形成复合物P-DOX-SynB3。该复合物能显著增加AN-201的脑部吸收，同时减少DOX的心脏毒副作用。
(4）黄体酮释放激素(luteinizing homone relasing homone,LHRH)受体介导的靶向药物递送系统：Buchholz等把LHRH作为靶向配体，连接DOX或AN-201形成复合(AN207)。对乳腺癌细胞的体外实验结果表明，LHRH可作为多肽配体，将药物靶向转运到各种LHRH受体的肿瘤细胞，如乳腺癌细胞、卵巢癌细胞、子宫内膜癌细胞及前列腺癌细胞等，从而更好地发挥抗癌作用，显著抑制肿瘤细胞增殖。对3种卵巢癌细胞株UCI-107、OV-106和ES-2以不同方式给药的体内实验结果显示，靶向蛙皮素的复合物(AN-215)、靶向生长抑素的复合物(AN238)和靶向黄体酮释放激素的复合物(AN-207)单独给药均对卵巢癌细胞有显著抑制作用，而不会诱导耐药基因表达。
(5）其他多肽介导的靶向药物递送系统：Pan等证明包含RGD(Arg-Gly-Asp)序列的寡肽（K)16GRGDSPC是一种易合成的、高效无毒的载体，可把外源性基因靶向转入小鼠的骨髓基质细胞(BMSCs)内。
Szynol等筛选出一个源于富组蛋白的含有14个氨基酸的小分子多肽(dhvar5)，具有高度疏水的N末端及带阳离子C末端，因此具有两亲性。利用重组技术将合成的dhvar5与一种重链抗体VHH进行重组形成免疫交联物VHH-dhvar5，并在VHH和dhvar5之间插入Xa因子切割位点，可提高活性物质的释放。
2.穿膜肽作为药物载体的应用
近年来一些具有生物膜穿透作用的多肽，即穿膜肽（cell-penetrating peptides,CPPs)相继被发现。研究表明，这些多肽具有水溶性和低裂解性，并可通过非吞噬作用进入细胞，甚至细胞核，可以将大于本身100倍的分子运入细胞内，而且对宿主细胞几乎没有毒性作用。
迄今为止，已发现穿膜肽可介导蛋白质、多肽、寡聚核苷酸、DNA、质粒及脂质体等一系列生物大分子进入各种不同的组织和细胞，发挥各自的生物活性。
天然穿膜肽的发现始于1988年，Green和Frankel证实HIV-1反式激活蛋白Tat能跨膜进入细胞质和细胞核内；1997年，Vives等发现HIV-Tat中一个富含碱性氨基酸、带正电荷的多肽片段与蛋白转导功能密切相关，称之为蛋白转导域(protein transduction domain，PTD).
研究较多的天然穿膜肽有三种，分别来自HIV-1、SIV的Tat、果蝇同源异型转录因子Antp和单纯疱疹病毒1型(HSV-1)VP22转录因子。此外，四川大学研究发现人鼠同源的CLOCK蛋白的DNA结合序列也是一种穿膜肽，称为钟蛋白穿膜肽，该穿膜肽已申请国家专利。另外，在人周期蛋白(humanperiod 1)、信号转导蛋白Syn B1、纤维母细胞生长因子FGF-4、HIV融合蛋白gp41、朊病毒、外毒素A、γ分泌酶等其他蛋白质中也已发现具有穿膜效应的多肽序列。这表明穿膜肽可能广泛存在于自然界。
在对天然穿膜肽的研究中，人们逐渐发现了一些与穿膜活性有关的结构特点，从而利用这些特点设计合成了一些穿膜多肽，进一步促进了穿膜肽的研究和发展。天然穿膜肽均为带正电荷的长短不等的多肽片段，其中富含Arg和Lys等碱性氨基酸残基。利用这一特性，现已人工合成了多聚Arg和多聚Lys，也具有穿膜能力；而且9个Arg和9个Lys残基构成的序列比Tat蛋白转导域的蛋白转导活性更强。圆二色谱分析发现，众多天然穿膜肽均具有α-螺旋结构。目前已在这一理论基础上设计出具有更加规则α-螺旋的穿膜肽，体内外试验证实，改良的穿膜肽穿透力更强、效率更高。
3.聚多肽共聚物自组装的药物载体作用
由氨基酸及其衍生物聚合形成的聚多肽，因其独特的结构和性能，近年来在分子链构象研究、蛋白质结构模拟和生物医学等领域受到了关注。其中两亲性聚多肽共聚物的自组装行为的研究为开发具有生物安全性、可控释、可降解的新型药物载体创造了条件。有关两亲性聚多肽共聚物，特别是接枝共聚物的自组装行为和载药性能的研究报道，目前尚不多，许多影响因素也未作研究。
4.多肽在药物载体修饰剂方面的应用
除直接用作药物载体外，多肽也可用于对其他常用药物载体，如脂质体、PEG等进行修饰。
Maria等将包含RGD三肽序列的多肽连接到脂质体的磷脂基团，同时对所制备的脂质体多肽进行纯化与分析。制备的RGD脂质体具有良好的靶向性。
Maeda等分离出Ala-Pro-Arg-Pro-Gly(APRPG)多肽，能特异性结合于肿瘤新生血管。应用APRPG修饰的脂质体几乎可以主动靶向到所有的实体瘤。
5.多肽在前体药物方面的应用
阿霉素具有广泛的抗肿瘤作用，但是由于缺乏靶向性，其毒性比较大。DiatosSA公司研发的DTS-201，将阿霉素与小肽结合制成前体药物。实验表明，该前体药物可被两种肿瘤特异性多肽酶分解，在肿瘤部位释放出阿霉素，从而提高阿霉素的靶向性，降低其毒副作用，而该前体药物本身没有药理活性。临床前研究已证明其疗效优于阿霉素，I期临床试验所用剂量达到阿霉素的3.75倍仍具有良好的耐受性。
北京中科亚光生物科技有限公司拥有专业的研发团队，先进的合成设备，提供多肽定制合成服务，多肽项目工艺开发服务及仿制药杂质分析服务。
关于多肽，您可以随时联系我们哦！
1.受体导向的多肽靶向药物载体
小片段多肽具有低毒性、靶向性、无免疫原性、良好的生物相容性等特点。研究已发现，肿瘤细胞表面会高表达多肽类受体，因此一些短肽可作为导向物，以配体-受体特异性结合的方式应用于靶向药物递送系统。短肽在各种受体介导的靶向药物递送系统中的作用受到越来越广泛的研究。
(1）蛙皮素(bombesh,BN)/胃泌素释放多肽(gastrin releasing peptide,GRP)受体介导的靶向药物递送系统：Keller等应用RT-PCR技术及放射配基结合实验对3种肾癌细胞株(A498、ACHN及786-0)进行了分析，结果表明这些细胞株的细胞膜上都有BN/GRP受体的表达。将一种蛙皮素Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-leu-p(CH-NH)-Leu-NH2(RC-3094)作为配体，与吡咯啉阿霉素(2-pyrrolinodoxombicin.P-DX)X，AN-201)制成蛙皮素复合物(AN-215)，研究发现AN-215与肾癌细胞膜上的GRP受体的亲和力较高；与游离的AN-201比较，其抑瘤效果更显著，A498、ACHN及786-0肿瘤体积和重量分别减少了64.9%、74.9%、59.2%、60.7%、67.6%和65.4%；而游离的AN-201对肾癌细胞增殖基本没有抑制效果。
Nagy等将羧基末端BN-(6-14)或BN-(7-14)五肽序列的蛙皮素与阿霉素(doxombicin，DOX)或AN-201形成蛙皮素复合物，其结构共同点是在13位和14位之间存在一个缺失的
肽键（CH2-NH或CH2-N)，与五肽序列BN/GRP受体的亲和力高。体外实验证明，二者对表达BN/GRP受体的胰腺癌细胞、肺癌细胞、前列腺癌细胞和胃癌细胞具有相似的抑瘤效果。
(2)生长抑素(somatostatin，SRIF)受体(SSTs)介导的靶向药物递送系统：结肠直肠癌的治疗通常面临抑癌基因p53的变异，严重阻碍了治疗的进展。Szepeshazi等研究发现结肠直肠癌细胞膜上高表达ssts。将SRIF类似物RC-121与AN-201连接，形成靶向SRIF复合物(AN-238)，能将药物AN-201定向转运到肿瘤细胞，使肿瘤细胞内药物的浓度得到显著提高。
(3）十肽SynB3受体介导的靶向药物递送系统：近年来，Castex等研究了许多小分子多肽类载体及其应用，例如十肽SynB可通过受体，介导药物(包括抗肿瘤药物)在脑部的吸收。将一种SynB3与AN-201通过丁二酸酐共价连接形成复合物P-DOX-SynB3。该复合物能显著增加AN-201的脑部吸收，同时减少DOX的心脏毒副作用。
(4）黄体酮释放激素(luteinizing homone relasing homone,LHRH)受体介导的靶向药物递送系统：Buchholz等把LHRH作为靶向配体，连接DOX或AN-201形成复合(AN207)。对乳腺癌细胞的体外实验结果表明，LHRH可作为多肽配体，将药物靶向转运到各种LHRH受体的肿瘤细胞，如乳腺癌细胞、卵巢癌细胞、子宫内膜癌细胞及前列腺癌细胞等，从而更好地发挥抗癌作用，显著抑制肿瘤细胞增殖。对3种卵巢癌细胞株UCI-107、OV-106和ES-2以不同方式给药的体内实验结果显示，靶向蛙皮素的复合物(AN-215)、靶向生长抑素的复合物(AN238)和靶向黄体酮释放激素的复合物(AN-207)单独给药均对卵巢癌细胞有显著抑制作用，而不会诱导耐药基因表达。
(5）其他多肽介导的靶向药物递送系统：Pan等证明包含RGD(Arg-Gly-Asp)序列的寡肽（K)16GRGDSPC是一种易合成的、高效无毒的载体，可把外源性基因靶向转入小鼠的骨髓基质细胞(BMSCs)内。
Szynol等筛选出一个源于富组蛋白的含有14个氨基酸的小分子多肽(dhvar5)，具有高度疏水的N末端及带阳离子C末端，因此具有两亲性。利用重组技术将合成的dhvar5与一种重链抗体VHH进行重组形成免疫交联物VHH-dhvar5，并在VHH和dhvar5之间插入Xa因子切割位点，可提高活性物质的释放。
2.穿膜肽作为药物载体的应用
近年来一些具有生物膜穿透作用的多肽，即穿膜肽（cell-penetrating peptides,CPPs)相继被发现。研究表明，这些多肽具有水溶性和低裂解性，并可通过非吞噬作用进入细胞，甚至细胞核，可以将大于本身100倍的分子运入细胞内，而且对宿主细胞几乎没有毒性作用。
迄今为止，已发现穿膜肽可介导蛋白质、多肽、寡聚核苷酸、DNA、质粒及脂质体等一系列生物大分子进入各种不同的组织和细胞，发挥各自的生物活性。
天然穿膜肽的发现始于1988年，Green和Frankel证实HIV-1反式激活蛋白Tat能跨膜进入细胞质和细胞核内；1997年，Vives等发现HIV-Tat中一个富含碱性氨基酸、带正电荷的多肽片段与蛋白转导功能密切相关，称之为蛋白转导域(protein transduction domain，PTD).
研究较多的天然穿膜肽有三种，分别来自HIV-1、SIV的Tat、果蝇同源异型转录因子Antp和单纯疱疹病毒1型(HSV-1)VP22转录因子。此外，四川大学研究发现人鼠同源的CLOCK蛋白的DNA结合序列也是一种穿膜肽，称为钟蛋白穿膜肽，该穿膜肽已申请国家专利。另外，在人周期蛋白(humanperiod 1)、信号转导蛋白Syn B1、纤维母细胞生长因子FGF-4、HIV融合蛋白gp41、朊病毒、外毒素A、γ分泌酶等其他蛋白质中也已发现具有穿膜效应的多肽序列。这表明穿膜肽可能广泛存在于自然界。
在对天然穿膜肽的研究中，人们逐渐发现了一些与穿膜活性有关的结构特点，从而利用这些特点设计合成了一些穿膜多肽，进一步促进了穿膜肽的研究和发展。天然穿膜肽均为带正电荷的长短不等的多肽片段，其中富含Arg和Lys等碱性氨基酸残基。利用这一特性，现已人工合成了多聚Arg和多聚Lys，也具有穿膜能力；而且9个Arg和9个Lys残基构成的序列比Tat蛋白转导域的蛋白转导活性更强。圆二色谱分析发现，众多天然穿膜肽均具有α-螺旋结构。目前已在这一理论基础上设计出具有更加规则α-螺旋的穿膜肽，体内外试验证实，改良的穿膜肽穿透力更强、效率更高。
3.聚多肽共聚物自组装的药物载体作用
由氨基酸及其衍生物聚合形成的聚多肽，因其独特的结构和性能，近年来在分子链构象研究、蛋白质结构模拟和生物医学等领域受到了关注。其中两亲性聚多肽共聚物的自组装行为的研究为开发具有生物安全性、可控释、可降解的新型药物载体创造了条件。有关两亲性聚多肽共聚物，特别是接枝共聚物的自组装行为和载药性能的研究报道，目前尚不多，许多影响因素也未作研究。
4.多肽在药物载体修饰剂方面的应用
除直接用作药物载体外，多肽也可用于对其他常用药物载体，如脂质体、PEG等进行修饰。
Maria等将包含RGD三肽序列的多肽连接到脂质体的磷脂基团，同时对所制备的脂质体多肽进行纯化与分析。制备的RGD脂质体具有良好的靶向性。
Maeda等分离出Ala-Pro-Arg-Pro-Gly(APRPG)多肽，能特异性结合于肿瘤新生血管。应用APRPG修饰的脂质体几乎可以主动靶向到所有的实体瘤。
5.多肽在前体药物方面的应用
阿霉素具有广泛的抗肿瘤作用，但是由于缺乏靶向性，其毒性比较大。DiatosSA公司研发的DTS-201，将阿霉素与小肽结合制成前体药物。实验表明，该前体药物可被两种肿瘤特异性多肽酶分解，在肿瘤部位释放出阿霉素，从而提高阿霉素的靶向性，降低其毒副作用，而该前体药物本身没有药理活性。临床前研究已证明其疗效优于阿霉素，I期临床试验所用剂量达到阿霉素的3.75倍仍具有良好的耐受性。
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