多肽偶聯(lián)藥物PDC的發(fā)展前景

       介紹

       藥物遞送系統(tǒng)是指將藥物輸送到靶部位發(fā)揮作用，而不會對正常細胞產生毒副作用。其目的是降低毒副作用，增強穩(wěn)定性，提高生物利用度，減少降解，維持穩(wěn)定有效的血藥濃度。構建藥物遞送系統(tǒng)有兩種策略:一種是利用遞送載體提高藥物的穩(wěn)定性，另一種是通過共價修飾藥物來暫時抑制藥物活性的前藥策略（prodrug）。前藥策略可以避免遞送載體引起的免疫原性和毒 性等安全性問題，減輕患者對遞送載體的代謝負擔，因此具有廣泛的應用。

       多肽藥物復合物(PDCs)是靶向藥物遞送系統(tǒng)中的一種新興前藥策略，它由多肽、連接子和藥物三部分組成，其作用機制因多肽和連接子的種類各異而不同——首先，多肽通過識別細胞表面的特異性受體進入細胞，接著連接子在一定刺激下裂解，釋放藥物并發(fā)揮治療作用。這種前藥策略可以潛在地提高藥物的靶向性，減少對其他細胞的毒副作用。

       與構建策略相似的ADC（抗體偶聯(lián)藥物）相比，PDC具有獨特的優(yōu)勢：(1)多肽分子尺寸小，載藥量高，更容易穿透腫瘤間質，進入腫瘤細胞。(2)多肽是高度可生物降解的，不會在體內引發(fā)任何免疫原性反應。(3)部分靶向肽可以通過改變藥物的細胞進入機制，消除腫瘤細胞的耐藥，實現(xiàn)對耐藥腫瘤的有效殺傷。(4) PDC的短肽特性使其結構更加靈活，更容易修飾和偶聯(lián)，可以與化學、蛋白質、肽類藥物等多種藥物偶聯(lián)，制備靶向藥物，顯著降低脫靶毒 性。(5)肽片段生產工藝簡單，易于規(guī)?；?。因此，PDC在開發(fā)靶向給藥體系方面具有很大潛力。

       這篇文章主要介紹多肽的種類和機制，連接子的分類及裂解機制，以及用于構建PDCs的不同藥物，并對PDC的臨床發(fā)展現(xiàn)狀進行總結。此外對PDC在臨床應用中可能存在的障礙和挑戰(zhàn)進行預測和展望。

       多肽的種類和機制

       多肽是PDC的重要組成部分，多肽可以根據(jù)其功能分為細胞穿透肽(CPPs)、細胞靶向肽(CPTs)、自組裝肽(SAPs)和反應肽。細胞穿透肽(CPPs)是指小的，短的分子肽，可以進入細胞而不破壞其膜的完整性，通常由5-30個氨基酸組成。CPPs含有豐富的堿性氨基酸，如精氨酸和賴氨酸，其在生理環(huán)境下帶正電荷。近年來，CPPs已廣泛應用于給藥系統(tǒng)，CPP穿透細胞膜的機制可分為兩類:內吞作用和直接易位。

       表1：應用于給藥系統(tǒng)中的CPPs

       細胞靶向肽(CPTs)被定義為與細胞或組織特異性結合的多肽。一般有兩類靶向給藥體系:被動靶向和主動靶向。被動靶向是指藥物由于給藥系統(tǒng)本身的性質(大小、形狀、電荷等)或靶組織的特點(血管發(fā)育不良、淋巴組織回流不足等)，隨血液循環(huán)在病灶組織中被動積累。主動靶向是通過識別靶組織中特異性表達的受體或蛋白質，并通過受體-配體相互作用將藥物主動遞送到病灶組織來實現(xiàn)的。大多CPTs是通過主動靶向來實現(xiàn)遞藥機制的。

       表2：應用于給藥系統(tǒng)中的CPTs

       自組裝肽(SAPs)是指在沒有外部刺激的情況下，通過非共價相互作用(包括范德華力、靜電相互作用、氫鍵和堆疊相互作用)，從復雜混合物中選擇性地自發(fā)形成一個或多個有序結構的肽。氨基酸作為多肽的基本組成單元，其類型和排列方式是自組裝多肽組裝能力的基礎。此外，設計自組裝多肽的重點是利用多種分子間相互作用，包括氫鍵、靜電相互作用、π-π疊加、范德華力、金屬配體絡合物和熵。具有自組裝能力的多肽傾向于兩親性、芳香性、電荷分散性和不同的對稱電荷交替排列。與普通多肽相比，SAPs的主要優(yōu)點是生物相容性、生物降解性和多功能性。

       反應肽是指對外界刺激作出反應而發(fā)生結構變化的肽。這種變化發(fā)生在結構水平，與自組裝肽的自組裝行為不同，反應性肽需要外部環(huán)境刺激才能發(fā)生結構變化。通常，外部環(huán)境刺激包括溫度、pH值、酶等。一般來說，當組織或器官發(fā)生病變時，所涉及的生理環(huán)境也會發(fā)生變化。以腫瘤為例，由于腫瘤細胞過度增殖，血管結構發(fā)育不完全，腫瘤組織通常處于缺氧環(huán)境，導致其代謝過程發(fā)生變化。相對于正常組織的有氧代謝，腫瘤組織的代謝更依賴于糖酵解，其代謝產物乳酸和呼吸作用產生的CO2共同引起腫瘤微環(huán)境的酸化。腫瘤微環(huán)境的弱酸性性質也成為靶向腫瘤的一種新方法。近年來，基于反應肽的PDCs的構建引起了許多研究者的興趣。

       連接子的分類

       連接子作為藥物與多肽之間的連接橋梁，決定了PDCs在體內的循環(huán)時間和穩(wěn)定性。理想的連接子應在循環(huán)中保持穩(wěn)定，避免藥物過早釋放，同時能夠在藥物到達病灶組織后迅速有效地釋放藥物，同時該連接子不應影響多肽對其受體的親和力和藥物活性。

       連接子的疏水性不能太強，以防止PDCs因疏水性而聚集，導致體內穩(wěn)定性差，藥效降低，同時具有較強的全身毒 性和免疫副作用。根據(jù)連接子的釋藥機制，連接子主要分為不可裂解連接子和可裂解連接子，可裂解連接子可分為pH敏感型連接子、氧化還原敏感型連接子和酶敏感型連接子。

       表3：連接子的結構和分類

       構建PDCs的藥物

       PDCs的有效載荷是具有細胞毒 性或治療作用的藥物，這些藥物大多存在水溶性低、選擇性差、半衰期短、穩(wěn)定性差等缺點，限制其臨床應用。使用PDCs策略遞送的藥物需要有可行的附著位點，并在結合時無藥理活性，當在病灶組織釋放后發(fā)揮治療作用，作用機制明確，藥理活性強。與多肽偶聯(lián)后，可提高藥物的溶解度，促進藥物的選擇性，延長在體內循環(huán)時間，優(yōu)化生物利用度，防止藥物對其他組織的副作用和毒 性。用于PDC構建的藥物可分為化學藥物、蛋白質藥物和多肽藥物。化學藥物包括阿霉素、紫杉醇、喜樹堿、甲氨蝶呤、順鉑等，蛋白質類藥物包括干擾素、腫瘤壞死因子，其可以通過誘導細胞凋亡和抑制細胞內蛋白質合成來達到有效的抗腫瘤治療效果。然而，蛋白質類藥物存在體內穩(wěn)定性差、缺乏靶向性、生物利用度低等缺點。因此，由多肽與蛋白質藥物結合而成的PDC成為解決這一問題的新思路。肽類藥物是近年來新藥研發(fā)的熱點。

       多肽藥物與傳統(tǒng)的化學藥物和蛋白質藥物相比，具有明顯的優(yōu)勢:(1)多肽藥物一般具有較高的活性；(2)與蛋白質類藥物相比，多肽類藥物分子量較小，易于人工合成，便于結構修飾；(3)多肽藥物的合成效率高，隨著近年來技術的進步，多肽固相合成簡單，自動化程度高，易于控制；(4)副作用少。大多數(shù)肽類藥物與人體序列同源性高，分子量小，無免疫原性，不會引起免疫反應。然而多肽藥物的缺點也很明顯。與化學藥物和蛋白質藥物不同，多肽藥物理化性質不穩(wěn)定，易氧化水解，容易結塊。此外，肽類藥物的半衰期較短，且清除率較快，不易滲透細胞膜。

       治療不同疾病的PDCs

       PDC類藥物可應用于炎癥的治療，例如萘普生Naproxen是一種非甾體抗炎藥，可以通過抑制前列腺素合成來發(fā)揮抗炎作用。然而由于缺乏選擇性，存在胃腸道不良反應。為了提高萘普生的選擇性，Moreira等人構建了萘普生-脫氫二肽復合物，并發(fā)現(xiàn)它們很容易形成納米結構的纖維超分子水凝膠，這可能是治療炎癥的極 佳策略。

       此外，PDC藥物廣泛用于細菌感染性疾病。有效和安全的治療細菌感染是現(xiàn)代醫(yī)學面臨的重大挑戰(zhàn)。這在很大程度上是由于目前的抗菌藥物在宿主毒 性、有效給藥和增加抗菌耐藥性方面的局限性。為了解決這些問題，Brankiewicz等將氟康唑fluconazole與細胞穿透肽CPT共價連接形成PDC，與游離氟康唑相比，PDC表現(xiàn)出更高的念珠菌殺滅效果。

       此外，PDCs還可應用于治療藥物（如鎮(zhèn)痛、瘧疾和糖尿?。┑倪f送系統(tǒng)，。只要藥物滿足PDC構建的要求，相信未來通過這種前藥策略可以實現(xiàn)更多疾病的治療。

       PDCs藥物的臨床應用前景

       雖然PDC具有很大的應用前景，但目前PDC領域仍處于發(fā)展低谷。到目前為止，全球只有兩種PDC藥物獲批上市:一種是由諾華子公司開發(fā)的Lutathera，于2018年1月獲FDA批準上市，用于治療生長抑素抑制劑受體陽性的胃腸胰 腺神經內分泌腫瘤。另一種是Oncopeptipes開發(fā)的Pepaxto (Melflufen)，于2020年2月被FDA批準加速上市，用于治療多發(fā)性骨髓瘤。

       除了批準上市的兩種藥物外，表4列出了目前正在進行臨床試驗的PDC藥物。ANG1005是AngioChem開發(fā)的PDC藥物，已進入III期臨床試驗。

       表4：正在進行臨床試驗的PDC藥物

       總結與展望

       PDC藥物首先通過多肽靶向遞送到特定位點(主動或被動靶向)，然后通過細胞穿透肽的膜穿透或受體介導的跨膜作用將PDC有效遞送到細胞中，最后在環(huán)境刺激或酶作用下通過特定的鏈斷裂接釋放有效載荷，發(fā)揮藥物作用。

       從市場上PDC藥物的數(shù)量來看，盡管PDC具有許多獨特的優(yōu)勢，但在臨床轉化的道路上仍然存在許多挑戰(zhàn)和障礙。首先從安全性考慮，從天然氨基酸中提取的多肽以水溶性的形式存在是完全可生物降解的，通常是生物相容性的，沒有不良反應。然而目前尚不清楚多肽與藥物偶聯(lián)后，其生物相容性和生物降解性能否被保留。

       其次從穩(wěn)定性考慮，多肽具有較短的生物半衰期，導致PDCs在體內的分布和循環(huán)時間受到限制，藥物在多肽降解之前進入病灶組織細胞的時間有限。雖然有許多方法可以延長多肽的生物半衰期，但PDC藥物體積小，易于被腎 臟清除。因此建議將PDC的前藥策略與載體材料應用相結合，形成尺寸合適、穩(wěn)定性較高的給藥體系。

       第三從有效性考慮，PDCs中的連接子需要特定的環(huán)境(溫度、pH、氧化還原、酶等)才能斷開并釋放藥物，有時藥物不能作為原型藥物釋放，甚至不能釋放。此外，也沒有辦法確定藥物在靶細胞中的釋放速率和效率。因此，需要用合適的方法來證明PDC藥物的療效。

       最后從給藥方式來看，由于胃腸道蛋白酶的存在，與蛋白質類藥物類似，PDC藥物目前不能口服，只能采用侵入性注射給藥，限制了其臨床應用。為了解決這一局限性，建議設計口服大分子藥物的給藥系統(tǒng)，并采用適當?shù)妮d體或結構修飾，以防止胃腸道系統(tǒng)中酶的降解，并保證PDC吸收到血液中。

       高效PDCs的開發(fā)需要多功能多肽的設計和合成，我們相信隨著多肽篩選技術和合成技術的進步和成熟，未來將會探索出更多的多功能肽，基于PDCs的智能納米藥物給藥策略也將在未來廣泛應用于臨床。

       參考文獻

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