【原】纳米药物联合多肽介导肿瘤靶向研究进展

作者：赵鹏飞、甘丹、陈小飞、赵红天、戎欣玉，ChinJHospPharm,Dec2021

摘要

癌症发病率逐年提高，已超越心血管疾病成为许多国家人口死亡的首要原因。目前上市的许多治疗药物最大弊端之一是缺乏肿瘤靶向性，药物不良反应大，纳米药物联合多肽介导肿瘤靶向能有效地克服药物被机体吞噬清除，能定向地将药物运送到靶部位，有效提高到达癌症部位和肿瘤细胞的药物量，实现药物的主动靶向，增加药物抗肿瘤效果，实现精准治疗，是较新的研究方向。本文根据纳米药物中多肽在肿瘤部位的靶向机制和作用特点，介绍几种靶向性多肽及其应用和前景，包括细胞靶向肽、细胞穿膜肽和靶向穿膜双功能肽。

癌症发病率持续增高 ,是最致命的疾病之一 。据报道 ,2020年全球癌症死亡的人数达 995万余  人[1],已超越心血管疾病成为许多国家人口死亡的  首要原因[2]。目前癌症的治疗以化学药物为主治手段 ,但普通制剂由于缺乏靶向性 ,药物不良反应大 , 患者预后较差 ,生活质量严重下降 。常见的被动靶  向制剂 如 脂 质 体、微 乳 等 ,是 利 用 网 状 内 皮 系 统 (RES)的吞噬或者增强渗透和滞留效应(enhanced permeabi1ityandretentionefect,EPR)来实现靶向  释药的 ,药物靶向性往往趋向于网状内皮系统丰富  的组织或器官 ,如肝、脾等 ,而其他部位的肿瘤组织  或肿瘤细胞、细胞器的靶向效率往往受到限制 。利  用高分子及其他材料随 pH、温度、磁性等环境因素  改变性能制备的 pH敏感、温度敏感、磁靶向等物理  化学靶向制剂 ,存在操作技术条件高或制备工艺复  杂等问题 。主动靶向制剂可增强肿瘤部位、肿瘤细胞或细胞器的靶向效率 ,日益受到重视 。   

目前常用的主动靶向制剂 ,如抗体介导的主动靶向制剂 ,由于抗体本身的大体积、肿瘤组织的高间质压和异常血管结构导致肿瘤渗透性极低 ,其适应证大多为血  液恶性肿瘤 ,对实体瘤的治疗效果不明显 ,且存在制造困难、成本高昂的现实问题[3]。近年来 ,纳米药  物联合多肽介导肿瘤靶向倍受关注 ,这种制剂可利  用纳米药物显著的尺寸作用[4-5],逃避 RES的吞噬 , 通过 EPR既可实现将有效药物输送至肿瘤组织 ,增  加滞留时间 ,又可通过多肽与受体的特异性连接实  现药物的主动靶向[6]。

以多肽介导的纳米药物 ,常用的多肽通常是短 肽序列 ,具有完全阳离子或两亲性质[7],可以原核表 达或化学合成 ,生产过程简便 ,易于规模化制备。多肽尺寸普遍较小 ,免疫反应较低 ,易穿透肿瘤基 质 ,进入肿瘤细胞 ,实现跨细胞膜转运 ,并在组织和细胞内运送多种抗癌药物[8]。本文根据纳米药物中 多肽在肿瘤部位的靶向机制和作用特点 ,介绍几种 靶向性多肽及其应用。

1   细胞靶向肽

在多种肿瘤表面和新生血管内皮细胞中 ,细胞  表面的受体整合素被高度表达 ,其中代表性的受体  为avβ3 ,对肿瘤血管生成和肿瘤生长起着重要作用 , 成为许多抗肿瘤药物的靶点 。肿瘤靶向肽一般是指用来靶向整合素受体的多肽。

1.1   RGD肽   RGD肽为含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的多肽 。Temming等[9]用 RGD肽靶向肿瘤血管细胞中高表达的整合素黏附分子avβ3 ,通过受  体介导 ,RGD肽修饰纳米载体后被肿瘤血管细胞内化 ,肿瘤部位有更多蓄积 ,从而增强纳米药的抗肿  瘤效果 。Meng等[10]发现利用 RGD肽修饰的脂质  体在携带 A549肺腺癌的小鼠模型中导致肿瘤微血  管密度降低和肿瘤生长减慢 。  Huang等[11]基于聚多巴胺发展了一种新型的 RGD肽修饰的聚乙二醇  化紫杉醇纳米晶 ,载药量 45.42% ,包封率 69.77% 。用 A549细 胞 和 小 鼠 肿 瘤 模 型 体 内 分 别 检 测了RGD肽修饰和非修饰纳米晶的细胞摄取 ,定量数据  表明 RGD肽修饰纳米晶体后 ,导致 A549细胞和肿  瘤内药物累积量明显提高 ,更加完善了纳米晶的靶  向能力 ,起到了更好的治疗效果 。邹艳等[12]合成了一种生物可降解的聚合物聚乙二醇-b-聚 1,2-二硫 戊环三亚甲基碳酸酯 。用 pH 梯度法装载阿霉素 , 通过该聚合物自交联生成 RGD肽修饰的纳米胶  束 ,粒径 120nm,载药量为 15.4% ,用于主动靶向  到肿瘤新生血管整合素黏附分子 avβ3和黑色素瘤细  胞 。在脑胶质瘤细胞 U87MG和小鼠肿瘤模型体内  检测中 ,由于脑胶质瘤细胞 U87MG表达过多 avβ3   黏附分子 ,可以主动靶向摄入 RGD肽修饰的纳米  胶束 ,有效抑制细胞内和小鼠体内肿瘤细胞的增长  速率(半致死率 IC50为1.77以g.mL-1);体内循环  时长(T1/2) 为 4.49h、肿瘤聚集度为 6.78%ID. g- 1 ,呈现出较强肿瘤抑制效果和较低不良反应。xu等[13]和 Li等[14]通过乳液/溶剂蒸发技术制备了紫杉醇负载的纳米粒子 ,用 RGDfK(与肿瘤血管的  主要 标 志 物 Abintegrin有 很 高 的 亲 和 力) 和 Tf (TfR的特异性配体)2种靶向配体对其进行改性 。改性后的纳米粒子粒径(259.5±2.8)nm,多分散指  数(PDI)为 0.151±0.03,纳米粒子呈典型的球形 , 分散性好 ,平 均 载 药 量 (5.09± 0.08) % ,包 封 率 (50.9±2.5) % ,双重靶向性配体修饰后可在肿瘤  中实现更多的积聚和更高的杀伤力 。细胞评估药物靶向配体修饰后的疗效 ,多肽修饰后静脉血管内皮细胞的药物浓度可达到 0.56mg.mL- 1 ,而非修 饰药物浓度最高只为 0.17mg.mL- 1 。RGDfK和 Tf的修饰触发了特异性的配体受体相互作用 ,进一 步增强了紫杉醇在肿瘤血管细胞内摄取 ,这解释了双靶向紫杉醇纳米药物体外抗肿瘤效率提 高的 原因。

1.2   Cyc6肽   Cyc6肽为一种同源性多肽 ,包括小鼠、犬和人 ,同时是膀胱癌细胞纳米级特异性肽 ,可  作为膀胱癌肿瘤检测和术后随访的肿瘤标示物 。Sweney等[15]基于介孔二氧化硅(MSN) ,将探针  FITC与 3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTMS)接枝到  先前合成的氧化钆(Gd2 O3 ) 上制备 FITC-Gd2 O3- MSN,之后在催化剂 N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)和  1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳二亚胺(EDC)活化下连  接氨基甲酸 ,用于附着 Cyc6肽 ,制得 Cyc6-FITC- Gd2O3-MSN。表 征 数 据 显 示 药 物 的 平 均 粒 径 为  187.3 nm,PDI为0.535。细胞评估与膀胱癌细胞  的靶 向 性 ,两 株 小 鼠 膀 胱 癌 细 胞 系:MB49-1 和  MBT-2 中 ,与没有 Cyc6的 MSN相比 ,Cyc6功能化  的 MSN与 MB49膜蛋白的结合率更高 ,并且相对  于正常膀胱上皮细胞 ,它优先与膀胱癌细胞结合 , 探针浓度显著提高。

1.3   SP5-52肽    SP5-52肽为半胱氨酸和酪氨酸衍生物 ,能够识别荷人肿瘤联合严重免疫缺陷小鼠  的肿瘤新生血管 ,但不识别正常血管 ,可抑制 PC5- 52噬菌体颗粒与肿瘤的结合 ,还能结合血管内皮生  长因子刺激的人脐静脉内皮细胞和肺癌手术标本的血管 。Le等[16-17]在基于脂质双层膜的转变温度下将预合成的肽基聚乙二醇/磷脂(PEG/DSPE)与  预成型脂质体共沉淀后 ,完成肽基 PEG/DSPE转移  和包封 ,制备了阿霉素(Dox) 脂质体 SP5-52-Lipo- Dox。脂质体的粒径为 65~75nm,有 300~500个  肽分子 。配体靶向肺癌血管治疗研究的动物模型  显示 ,在 SCID小鼠体内建立人肺癌(CL1-5)和口腔  癌(SAS) 异 种 移 植 瘤 ,用 SP5-52-Lipo-Dox、Lipo- Dox和等效体积的PBS静脉注射治疗 ,阿霉素总剂  量为 7 mg.kg- 1 (1mg.kg- 1 ,每 周 2 次) 。使 用  SP5-52-Lipo-Dox,肿瘤肿块中药物的浓度比正常器  官 (包 括 大 脑、肺 和 心 脏) 高 8~ 135 倍 。  SP5- 52Lipo-Dox治疗小鼠的肿瘤大小明显小于 Lipo- Dox和 PBS治疗的小鼠 。到第 28天 ,Lipo-Dox组  的肿瘤大小逐渐增加到 SP5-52-Lipo-Dox组的1.9 倍 ,对照 PBS组的肿瘤大小是 SP5-52-Lipo-Dox组  的 4.1倍 。治疗 21d后的动物存活率 ,PBS组为 0,Lipo-Dox组为 3.3% ,而 SP5-52-Lipo-Dox治疗的 小鼠在实验结束后第 60天存活率为 100% ,第 81 天停止实验时 ,PBS和 Lipo-Dox组存活率为 0,而 SP5-52-Lipo-Dox组存活率为 66.7%(只有 2 只动 物死亡) 。  因此 ,Lipo-Dox与靶向配体 SP5-52的结 合增强了药物与肿瘤的亲和力和主动靶向肿瘤的 能力 ,达到了抑制实体瘤生长效果。

1.4   NGR肽    NGR肽为天冬酰胺-甘氨酸-精氨酸序列的多肽 。氨肽酶(APN/CD13)是血管内皮细  胞表面的一种跨膜蛋白 ,在新生肿瘤血管中高度表  达 ,NGR肽对新生肿瘤血管内皮细胞表面这种过表  达的 APN/CD13有极强的亲和力 ,可用 NGR肽修  饰纳米粒 子 来 提 高 药 物 主 动 靶 向 能 力 。  叶 雪 丹  等[18]NGR肽修饰唑来膦酸(ZOL)长循环脂质体 , 将 NGR肽结构中氨基与 PEG2000-DSPE结构中的  羧基进行脱水缩合反应构建了具有主动靶向肿瘤  新生血管 APN/CD13能力的 ZOL脂质体 ,其平均  粒径 271 nm,PDI0.18,包 封 率 8.41% ,载 药 量  2.12% 。该作者针对炎症细胞群 TAMs为治疗的  潜在靶点 ,发现 TAMs在肿瘤的侵袭、转移、新生血  管生成等方面有重要作用 ,临床样本中也体现了  TAMs在乳腺癌、宫颈癌、肺癌等大量存在 ,NGR- PEG-ZOL-LPs对其抑制效果可做进一步的探讨。

1.5  其他   韩超[19]用固相合成法合成了乙肝病毒 (HBV)抗原 PreS1多肽(2-21Aa) ,采用乙醇注入法 制备 了 介 导 肝 脏 靶 向 脂 质 体  HBVpreS1/2-21- myrFS-Lip:项松涛等[20]利用薄膜分散法制得了具 有脑靶向 RDP多肽修饰的姜黄素(CUR)隐形脂质 体 RDP-CUR-Lip:宣少燕[21]构建了具有原位结肠 肿瘤靶向 TNYL多肽修饰共载紫杉醇和金纳米粒 的胶束:Gu等[22]采用 pH梯度法制得了具有多发 性骨髓瘤靶向 A6短肽修饰的表阿霉素(Epi)脂质 体 A6-PS-Epi-Lip:Timur等[23]制得了 LyP-1 多肽 修饰的阿霉素自微乳 LyP-1-Dox-SMEDDS靶向乳 腺癌:Zhang[24]制得了脑靶向 Aβ1-42短肽修饰的阿 霉素脂质体 Aβ1-42-SP-SLip/DOx,纳米药物联合 多肽可实现靶部位浓度增强的主动靶向 ,细胞学和 动物实验数据都表现出强抗肿瘤特性。

2   细胞穿膜肽

细胞穿膜肽(CPPs)是具有穿透细胞膜功能的 短氨基酸序列 ,是非免疫源性分子 ,通常不具有抗 原性和细胞毒性、阳离子型穿膜肽如 R8、R9、 P22N、DPV3等 ,富含精氨酸 ,最低数量为 8:两亲性 穿膜肽如 MPG、Bac7、pVEC、MAP等 ,膜肽具有两 亲性氨基酸残基或富含脯氨酸:疏水性穿膜肽如Pep7等 ,具有非极性氨基酸残基 。TAT肽是第一个被发现具有穿透功能的阳离子型穿膜肽。

生物膜上具有很多含有巯基的蛋白质 ,TAT肽  富含精氨酸 ,具有与其作用的强烈倾向 ,有着极强  细胞穿透性 ,可以穿透细胞进入细胞核 ,可与化疗  药物形成共轭 ,提高进入细胞的药量 。Moku等[25]  采用乳液溶剂蒸发法制备了载紫杉醇聚(DL-丙交  酯-乙交酯)(PLGA)纳米粒子 ,粒径(225±7)nm,通  过马来酰亚胺与纳米颗粒表面偶联 ,再与硫代化  TAT肽反应得到 TAT肽功能化纳米颗粒 。紫杉  醇负载量在 15%~16%范围内 ,TAT肽与纳米粒  子结合的效率为(57±4) % 。TAT肽功能化纳米颗  粒能够有效地增加骨髓间充质干细胞(MSCs)的药  物含量 ,与非 TAT肽功能化纳米颗粒相比 ,药物摄  取量高出3倍 。在 TAT修饰作用下 ,MSCs的紫杉  醇平均含量为(16.1 ± 0.9)pg/ce1。与非 TAT肽  修饰相比 ,修饰后的纳米粒子在细胞中的保留百分  比增加了 5倍 ,这表明 TAT功能化之后不仅提高  了充质干细胞药物有效载荷容量 ,而且提高了纳米  粒子的细胞保留率 。在原位肺肿瘤模型上评价了  功能化 MSCs的抗癌效果 ,数据显示出显著的肿瘤  进展抑制(时序检验 ,P<0.05) ,小鼠中位生存期为  109d,此外 ,TAT肽修饰组小鼠生存期明显长于非  TAT肽修饰组(P<0.0001) ,中位生存期为76d。体内外治疗结果对比突出 ,得益于 TAT分子肽的  细胞穿膜能力 ,带动了充质干细胞的载药量和药物  保留率 ,治疗效果显著 。Su等[26]采用固相合成的  方法 ,设计了一种 TAT肽修饰的比例双光子荧光  探针 ,可以通过绿色和红色荧光的比例变化来识别  生物硫醇 ,还可以通过使用TAT探针在 585nm激  发波长为 545nm的红色荧光发射来区分谷胱甘肽  (GSH) 、半胱氨酸(Cys) 、血同型半胱氨酸(Hcy) , 进入线粒体速度快 ,毒性低 ,是 第 一个基于多肽NCL反应机理设计的荧光探针。

3   靶向穿膜双功能肽

有些药物与靶向肽缀合以后抗肿瘤效果没有 达到预期 ,分析其原因可能是肿瘤细胞内化效率较 低 。为克服上述偶联物的不足 ,可以将细胞靶向肽 和穿膜肽通过化学键偶联 ,形成具有靶向穿膜双功 能肽 ,如 GRD-Tat、PEGA-pVEC、gHo-pVEC等。以这些肽作为药物载体可以实现肿瘤细胞靶向性 和穿膜性的双重功能 ,形成的偶联物特异性地将 DNA、基因、化疗药物等带入肿瘤细胞内 ,从而达到 抗肿瘤效果 。赵诗情[27]采用化学合成方法 ,制备了 细胞穿膜肽 CPPs与 siRNA共价物(CPPs-siRNA)和功 能 性 材 料 NGR 肽 修 饰 的 脂 质 微 泡 (NGR- PEG-DSPE) .化学结合制得双功能肽修饰的脂质微 泡(CPPs-siRNA/NGR-ULM) .粒径为 150nm.包 封率 85% 。在人纤维肉瘤细胞进行摄取试验 .双功 能肽修饰的脂质微泡摄取量比单功能 CPPs-siRNA 肽修饰摄取量提高了 2倍 .比单功能 NGR肽修饰 摄取量提高了 1.8倍 。张二伟[28]采用化学合成方 法制备了RC8肽和IR12肽修饰的阿霉素(DOx)脂 质体(LIP-PEG-RC8-IR12/DOx) .在小鼠神经母细 胞瘤细胞 Neuro-2a进行了摄取实验 .在 30min时 双功能肽修饰的脂质体摄取量比单功能 RC8肽修 饰摄取量提高了 1.3倍 .比单功能IR12肽修饰摄取 量提高了 1.6倍 。双功能肽修饰的纳米粒子比单功 能肽修饰的细胞摄取量有所提高 .对肿瘤治疗起到 了积极作用 .克服了靶向肽穿透力弱、细胞内化能 力弱以及细胞穿膜肽靶向性弱的主要不足。

4   总结与展望

多肽介导靶向疗法是分子靶向疗法的一种 .是  指对已明确肿瘤分子信号通路元件(即致癌位点)  的变化 .利用肿瘤细胞和正常细胞的分子区域差  距 .对肿瘤细胞进行特定的分子区域干预 .使肿瘤  细胞的信号通道发生变化 .从而使肿瘤细胞死亡 . 达到治疗癌症的目标[29-30]。相较于抗体偶联、物理  化学靶向、核酸适配体等主动靶向药物 .多肽偶联  药物具有独特优势 .如相对分子质量小、穿透性强 、 主动靶向性高、可生物降解且生物相容性好、易于制备、成本低 。纳米药物联合多肽介导的肿瘤靶向  制剂可提升药物进入肿瘤组织和导进肿瘤细胞的  药物剂量 .提高了肿瘤治疗效果 .有良好的发展前  景 。随着多肽合成技术不断改进 .肿瘤细胞、新生  血管等部位靶点筛选技术的不断发展 .将会有更多  的靶向肽、穿膜肽被发掘报道 .进而推动多肽偶联  药物的不断发展和广泛应用。

免责声明：本文为行业交流学习，版权归原作者所有，如有侵权，可联系删除