多肽修饰靶向给药系统在癌症治疗中的应用

多肽修饰靶向给药系统在癌症治疗中的应用赵辰阳;范青【摘要】多肽作为一类重要生物活性物质，具有活性高、低免疫原性、毒性低、易于装载等特点广泛应用于癌症治疗中。靶向给药系统可将药物选择性浓集定位于靶器官，靶组织，靶细胞中，将小分子多肽修饰于靶向给药系统表面，能在降低传统化疗药物毒副作用的同时提高治疗指数。本文介绍了包括表皮生长因子专一肽，肿瘤新生血管靶向肽以及细胞穿膜肽等修饰的靶向给药系统在癌症治疗中的应用，表明多肽修饰药物给药系统在癌症治疗中具有很好的临床应用前景。%Asanimportantclassofbiologicallyactivesubstances,peptideshavehighactivity,lowimmunogenicity,lowtoxicity,easytomount,nowwidelyusedinthecancertherapy.Targetingdrugdeliverysystemscanbeselectivelyconcen-tratedandpositionedinthetargetorgans,thetargettissuesandthetargetcells.Usesmallpeptidesmodifiedonthesurfaceoftargetingdrugdeliverysystems,canreducethetoxiceffectsoftraditionalchemotherapywhileenhancingthetherapeuticindex.Withinthisreview,anoverviewontheapplicationsofthesepeptidesintargetingdrugdeliverysystemsisprovided.Suchasthespecificpeptidesforepidermalgrowthfactor,tumorangiogenesistargetingpeptidesandcellpenetratingpep-tides.Itshowedthatpeptidesmodifiedtargetingdrugdeliverysystemshaveagoodclinicalapplicationprospectincancertherapy.【期刊名称】《大连医科大学学报》【年(卷)，期】2014(000)001【总页数】4页(P88-91)【关键词】多肽;靶向;给药系统;表皮生长因子;肿瘤新生血管;细胞穿膜肽【作者】赵辰阳;范青【作者单位】大连医科大学附属第二医院药学部，辽宁大连116027;大连医科大学附属第二医院药学部，辽宁大连116027【正文语种】中文【中图分类】R944.9化疗作为癌症治疗的主要手段之一，因缺乏药理作用的专一性，对患者肿瘤组织及正常组织均造成严重的损伤。随着对化疗药物的不断改进，靶向给药系统得到科学家们的关注。作为一种新型给药途径，靶向给药在增大肿瘤组织中药物浓度的同时降低药物副作用，将药物直接运送至肿瘤部位，可以针对肿瘤发展、生长等不同环节特异性杀伤、抑制肿瘤细胞［1］。小分子多肽具有分子质量小、活性高、低免疫原性、毒性低、易于装载等特点，近年来广泛应用于肿瘤靶向治疗中［2-3］。利用肿瘤组织某些异常表达的蛋白，研究人员筛选出能特异性识别肿瘤组织的高活性小分子肽段，通过氨基酸侧链的功能基团连接于药物载体，提高肿瘤药物治疗的疗效［4-6］。国内夕卜关于小分子肽段修饰给药系统做了大量报道，其中，表皮生长因子专一肽、肿瘤新生血管靶向肽、细胞穿膜肽等修饰的靶向给药系统于癌症治疗研究较为深入，本文就国内外应用以上几种多肽修饰的靶向制剂作一综述。表皮生长因子受体(EGFR)属人表皮受体(HER)家族的成员，是表皮生长因子(EGF)参与细胞增殖和信号传导的受体。EGFR广谱分布于人肿瘤上皮细胞，且皆过表达。常见于非小细胞肺癌、乳腺癌、头颈癌、胃癌、结肠癌等［7］。EGFR的高表达与肿瘤细胞增殖、血管生成、肿瘤侵袭、转移及细胞凋亡的抑制有关。徐嘉雯［8］曾报道EGFR可以通过上调EMMPRIN、MMP2和MMP9的表达，促进人阿霉素耐药乳腺癌细胞的增殖，因此以EGFR作为靶点的靶向药物传输系统得到了广泛关注。李宗海［9］利用噬菌体多肽展示文库筛选出与表皮生长因子受体特异性结合的配体多肽GEll(HYWYGYTPQNVI)。碘标记法测得GE11与EGFR结合的解离常数为(22.28±0.40)nmol/L,小鼠尾静脉注射该碘标多肽，测得4h肿瘤组织内放射活性达到峰值。说明GE11作为EGFR新的配体多肽有望应用于EGFR受体介导的靶向性肿瘤治疗中。MilaneL等［10-11］在GE11羧基末端插入一段间隔序列并修饰半胱氨酸得到YHWYGYTPQNVIGGGGC,溶剂置换法合成以PLGA,PCL作为载体，表面修饰PEG及该多肽序列的纳米粒，包裹氯尼达明与紫杉醇，研究其在荷MDA-MB-231耐药乳腺癌细胞小鼠体内的药物代谢分布。HPLC结果表明该靶向纳米给药系统能显著增加药物在肿瘤细胞代谢过程中的半衰期。活体成像结果显示与对照组相比，实验组在荷瘤小鼠体内具有优良的药物代谢分布，荷瘤小鼠给药后药物最初在肝聚集，接着在肾聚集，3h左右药物在肿瘤部位达到最大聚集，揭示该给药系统具有良好的肿瘤靶向作用。有报道用小分子多肽D4修饰PEG制得的阳离子脂质体/DNA,siRNA复合物，能显著提高质粒DNA、siRNA在EGFR高表达非小细胞肺癌细胞中的转染效率，可见表皮生长因子专一肽修饰的靶向给药系统在基因治疗中也有很大的发展前景［12］。肿瘤新生血管为肿瘤的生长提供氧气和养料，运走代谢产生的有害物质，是维持恶性肿瘤生长的必要条件。由于肿瘤新生血管是异常增生的血管，部分在已成熟血管不表达或者表达很低的蛋白，如av型整联蛋白和某些特定的血管生长因子受体在肿瘤新生血管内皮细胞中表达，成为肿瘤治疗的新靶标［13］。按照结合的物质不同将这些靶向肽分为能与整合素结合的RGD序列(精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸)和识别膜结合金属肽酶的NGR序列(天冬酰胺-甘氨酸-精氨酸)，下面分别予以介绍。整合素是机体重要的粘附因子，是由a(120~185kD)和攻90~110kD)两个亚单位形成的异二聚体，其中avp3.avp5.a5p1和a2&1能影响肿瘤新生血管的生成，RGD多肽可以与肿瘤脉管系统过表达的整合素avp3、avp5结合［14］。将RGD修饰于抗肿瘤药物递送系统表面，能增加药物靶向特性，使治疗更有效、精确和安全，近年来广泛应用于脂质体、聚合物胶束、基因载体等纳米给药系统中。Zhao等［15］制得载有紫杉醇的空间稳定脂质体(RGD-SSL-PTX)，研究其对SKOV-3细胞的毒性和摄取情况，以及该药在荷瘤小鼠体内的抗肿瘤活性。与非靶向组相比:靶向给药组细胞毒作用降低3.5倍；细胞摄取实验中，靶向组荧光强度增加6.1倍，裸鼠实验也证实靶向组具有更明显的抑制肿瘤效果。说明该给药系统可提高对肿瘤靶向性，减少对正常组织的毒性，增强抗癌效果。朱役等［16］利用RGD-PEG-PEI纳米材料构建载有靶向VEGFmRNA的siRNA质粒，检测出构建后的质粒转染大肠癌细胞SW620效率提高，说明RGD多肽可通过增大局部给药浓度有效增强基因药物的疗效。NGR的靶向性受体主要为一种膜结合金属肽酶CD13,CD13可以调节多种激素、细胞因子、蛋白质降解、抗原提呈、细胞的增殖与迁移以及新生血管的形成［17］。研究表明，该酶在肿瘤新生血管中表达有所上调，故利用NGR修饰给药系统以提高肿瘤组织内药物浓度［18］。Zhao等［19］运用薄膜水合法制得载紫杉醇的NGR-modifiedDSPE—PEG微粒，研究其对神经胶质瘤细胞的作用。测得该微粒粒径为54.2nm，包封率(82.11±2.82)%,NGR修饰后细胞毒性低于不修饰对照组以及紫杉醇药物组，流式细胞仪测得修饰后细胞摄取率是未修饰组的2.2倍，动物体内实验证明与对照组相比，实验组小鼠给药后瘤体积最小，说明该微粒能显著提高抗肿瘤作用。有学者发现NGR可以通过一种间接的方式与整联蛋白作用即通过天冬酰胺脱酰胺后形成的isoDGR，与NGR-样，isoDGR也可以作为一种新的肿瘤新生血管靶向肽应用于给药系统中［20］。除了以上两种研究最为广泛的肽段，很多多肽序列也具有肿瘤血管靶向性。TCP-1(CTPSPFSHC)已被证实能有效识别结肠肿瘤新生血管，不仅用于抗肿瘤靶向还可用于选择性抑制血管新生的治疗中［21］。有研究用五肽APRPG(Ala-Pro-Arg-Pro-Gly)制备APRPG-PEG脂质体，包裹血管内皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂SU1498，动物体内实验证实修饰后的脂质体存活率明显高于未经修饰的脂质体［22］。细胞穿透肽(CPPs域蛋白转导结构域(PTD)是一类具有较强穿膜活性的多肽，不仅自身能透过多种细胞膜，还可有效携带比其相对分子质量大100倍的外源性疏水大分子(化疗药物及凋亡前体蛋白等)进入活细胞。根据CPPS透膜作用，可以有效提高药物在特殊结构例如血脑屏障的渗透性，从某种意义上达到靶向治疗的效果。CPPs进入细胞的方式主要归纳为两种:依赖能量的细胞内吞作用和非能量依赖型穿透膜双分子层的直接摄取方式［23］。目前应用CPP修饰靶向给药系统有两种途径，一种为直接修饰于给药载体表面以提高给药效率，另一种为在CPP氨基酸侧链通过形成共价键的方式连接具有治疗作用的功能性肽段，再将合成后的新肽段修饰于给药载体表面应用于肿瘤治疗中。人类免疫缺陷病毒1型(HIV-1)编码的反式转录激活因子TAT蛋白转导肽是一种典型的细胞膜穿透肽。陈卫等［24］选用TAT肽制成pH敏感载阿霉素的聚合物胶束。该胶束在pH7.4时屏蔽TAT肽，避免其无选择性透膜进入细胞，pH6.8时暴露TAT肽，发挥穿透细胞膜的能力，介导载药胶束实现特异性杀伤肿瘤细胞的作用。由于TAT具有良好的穿透血脑屏障的能力，田新华等［25］用TAT、PEG修饰制得明胶-硅氧烷纳米粒，活体成像结果显示经TAT修饰后脑部荧光显著增强，显示此手段在脑靶向纳米给药系统中具有很大的潜力。此外，利用TAT的核定位特征可以将药物定位在细胞器中，如将TAT修饰在金纳米粒表面可以使纳米粒转入细胞核内，提高药物的靶向性。随着对天然肽段研究的深入，人们开始根据需要在原有肽段的基础上通过共价键等形式引入治疗因子，既能根据特异肽段行使生物学功能又能应用CPP将外源物质引入细胞，双管齐下使药物疗效增倍。有文献报道将改良的CPP与NGR制得二元配基结合的PEG长循环脂质体。体外实验表明:与CPP与NGR单独修饰的脂质体相比，二元修饰脂质体被CD13高表达的肿瘤细胞摄取能力显著增强，提示此系统在体内也有很好的靶向潜力，可以针对某些细胞穿透肽特异性不强的缺点，增加在肿瘤部位的药物浓度［26］。随着人们对合成肽注意力的提高，现已开发出专门的计算机预测软件，预测未知肽是否具有很好的穿膜性［27］,为合成更多的CPP提供了技术保障。SP94(SFSIIHTPILPL)是利用噬菌体展示技术分离出的一种能特异性识别肝癌细胞的多肽序列，LoA等［28］将SP94结合于包载阿霉素脂质体中，发现该给药系统显著增强抗肝癌效果，其机制是通过增加肝癌细胞凋亡和抑制肿瘤新生血管形成。奥曲肽(OTC)是一种模拟内源生长抑素的八肽，能良好地与生长抑素受体特别是亚型受体(SSTR2)结合，SSTR2受体常高表达于肿瘤细胞，故OTC成为了一个新的靶向修饰配体。将OTC与DSPE-PEG2000相连制备载有阿霉素的靶向制剂，在SSTR2阳性表达的细胞以及荷瘤动物模型中验证结果皆表明修饰后的脂质体有效提高阿霉素对细胞的杀伤作用，提高抗肿瘤疗效［29］。应用两种不同的肽段连接在一起常能取得意想不到的作用。例如:多聚精氨酸具有很好的细胞穿膜特性，将识别特定组织的肽段与多聚精氨酸连接得到的嵌合肽既能定向浓集又能穿透肿瘤细胞。也有研究将两种识别不同靶点的多肽序列同时修饰于给药系统表面，结果显示出很好的协同作用。Nie等［30］将转铁蛋白受体(TFR)靶向多肽B6与整合素受体靶向多肽RGD共同修饰于聚乙烯亚胺(PEI)上，表明两种配体具有明显的协同作用，与各自靶向性受体的结合特异性均良好，这为进一步开发靶向性给药体系提供了一个新思路。由于现代生物技术的发展，发现新化合物以及高效治疗分子的速度不断加快，传统抗癌方法势必被新的生物学治疗方法所取代。随着各种功能性多肽进入研究领域，其在癌症靶向给药系统中地位不可忽视，利用多肽修饰后的给药系统已成功携带各种抗癌药物进入细胞。但多肽结构中一些活性基团常在引入载体的过程中发生副反应，造成活性丧失。如何对这些有效基团进行必要的保护，如何进一步加大多肽修饰给药系统局部靶组织释药浓度，进一步精确给药部位等问题都需要深入解决。同时，国内夕卜此类研究还仅停留在体外细胞以及动物实验的基础上，尚未进入临床实验阶段，制备性质稳定、释药精确的多肽载体，将缩短此类给药系统进入临床的距离。【相关文献】YuWY,ZhangN.Surfacemodificationofnanocarriersforcancertherapy[J].CurrNanosci,2009,5(2):123-134.LiZJ,ChoCH.Developmentofpeptidesaspotentialdrugsforcancertherapy[J].CurrPharmDesign,2010,16(10):1180-1189.[3]LeeS,XieJ,ChenX.Peptide-basedprobesfortargetedmolecularimaging[J].Biochemistry-US,2010,49^7):1364-1376.[4]赵红蕾.肝癌细胞特异性结合肽的筛选及其抗菌肽融合产物的抑瘤活性[D].吉林大学，2012.卢坤，姜勇，管明强，等.人骨肉瘤细胞特异性结合肽的筛选及验证[J].南方医科大学学报,2012,32(5):647-650.LiZ,ZhaoR,WuX,etal.Identificationandcharacterizationofanovelpeptideligandofepidermalgrowthfactorreceptorfortargeteddeliveryoftherapeutics[J].FASEBJ,2005,19(14):1978-1985.[7]RogersSJ,HarringtonKJ,Rhys-EvansP,etal.Biologicalsignificanceofc-erbBfamilyoncogenesinheadandneckcancer[J].CancerMetastRev,2005,24(1):47-69.[8]徐嘉雯.EGFR和UCH-L1在乳腺癌细胞耐药、增殖和浸润转移中的作用及其机制[D].复旦大学，2011.[9]李宗海.表皮生长因子受体介导的靶向基因治疗导入系统[D].复旦大学，2005.[10]MilaneL,DuanZF,AmijiM.Pharmacokineticsandbiodistributionoflonidamine/paclitaxelloaded,EGFR-targetednanoparticlesinanorthotopicanimalmodelofmulti-drugresistantbreastcancer[J].Nanomedicine-UK,2011,7(4):435-444.[11]MilaneL,DuanZF,AmijiM.DevelopmentofEGFRTargetedPolymerBlendNanocarriersforCombinationPaclitaxel/LonidamineDeliveryToTreatMulti-DrugResistanceinHumanBreastandOvarianTumorCells[J].MolPharm,2010,8(1):185-203.[12]张海红，彭金良，徐宇红.EGFR小分子多肽配体修饰提高阳离子脂质体对肿瘤细胞的转染效率[J].中国肿瘤生物治疗杂志，2012,19(2):163-167.阎锡蕴.肿瘤新生血管及分子靶向治疗新策略[J].生物物理学报，2010,26(3):180-193.LiZJ,ChoCH.Peptidesastargetingprobesagainsttumorvasculaturefordiagnosisanddrugdelivery[J].JTranslMed,2012,10(Suppl1):S1.[15]ZhaoH,WangJC,SunQS,etal.RGD-basedstrategiesforimprovingantitumoractivityofpaclitaxel-loadedliposomesinnudemicexenograftedwithhumanovariancancer[J].JDrugTarget,2009,17(1):10-18.[16]朱役，贾绍昌，蔡凯，等.靶向血管内皮生长因子的纳米颗粒制备及其对大肠癌细胞株SW620的作用[J].医学研究生学报，2011,10(24):1019-1022.[17]马温惠，汪静.新生血管靶向基序NGR的研究进展[J].细胞与分子免疫学杂志，2011,27(3):318-320.[18]DreischaluckJ,SchwoppeC.VascularinfarctionbysubcutaneousapplicationoftissuefactortargetedtotumorvesselswithNGR-peptides:activityandtoxicityprofile[J].IntJOncol,2010,7(6):1389-1397.[19]ZhaoBJ,KeXY,HuangY,etal.TheantiangiogenicefficacyofNGR-modifiedPEG-DSPEmicellescontainingpaclitaxel(NGR-M-PTX)forthetreatmentofgliomainrats[J].JDrugTarget,2011,19(5):382-390.[20]CortiA,CurnisF.Isoaspartate-dependentmolecularswitchesforintegrin-ligandrecognition[J].JCellSci,2011,124(Pt4):515-522.[21]LiZJ,WuWK,NgSS,etal.Anovelpeptidespecificallytargetingthevasculatureoforthotopiccolorectalcancerforimagingdetectionanddrugdelivery[J].JControlRelease,2010,148(3):292-302.[22]KatanasakaY,IdaAT,AsaiT,etal.Effectivedeliveryofanangiogenesisinhibitorbyneovessel-targetedliposomes[J].InterJPharm,2008,360(1/2):219-224.[23]张谢，赵应征，赵刚涛.细胞穿膜肽在癌症治疗中的应用[J].中国新药杂志，2011,20(10):881-884.[24]陈卫，金明姬，高钟镐，等.pH敏感性的TAT肽