抗人肺癌蛋白質(zhì)肽類藥物的研究

1、抗人肺癌蛋白質(zhì)肽類藥物的研究         09-01-30 14:41:00     作者：陳耀宗，臧林泉    編輯：studa20【關鍵詞】  肺癌；蛋白質(zhì)肽類藥物；肽庫技術(shù)肺癌是最常見的肺原發(fā)性惡性腫瘤，絕大多數(shù)肺癌起源于支氣管黏膜上皮，故亦稱支氣管肺癌，是一種嚴重威脅人們健康和生命的疾病。近20年來，我國的肺癌發(fā)病率以每年11%的速度遞增，總患病率已占到男性惡性腫瘤的首位。目前對肺癌患者常見的化療和放療手段往往導致

2、嚴重的副作用，因此尋找高效、低毒的抗肺癌藥物是目前的熱點之一，而新型的蛋白質(zhì)肽類藥物具備了這些特點。    1  抗肺癌蛋白質(zhì)肽類藥物    近20年來，國外對生物多肽進行了大量的基礎和應用研究，并將多種多肽藥物推向市場，獲得了巨大的經(jīng)濟效益。基因工程、蛋白質(zhì)工程大大開拓了生物活性多肽的應用范圍，提高了它們的價值。我國對活性多肽的研究主要集中在天然多肽分離、純化，對生物肽庫、化學組合肽庫的構(gòu)建、篩選及應用研究才剛剛起步。1.1  從海洋生物中提取的多肽    海洋生物物種占地球生物的8

3、0%以上,具有陸上生物所不具有的化學結(jié)構(gòu)奇特、新穎以及特異的高活性、高藥效的生物活性物質(zhì)，從而成為人們研究的熱點。近年來,人們在海洋抗肺癌活性多肽的研究方面已取得很大進展。    1981年Rinehart等1首次從海鞘Trididmnum Solidum中分出并測定了環(huán)肽Didemnins A、B和C的結(jié)構(gòu)，證實了它們具有抗腫瘤、抗病毒的活性，其中Didemnin B的活性最強，既能抑制蛋白質(zhì)的合成，也能抑制DNA、RNA的合成。易楊華等2從棕色海錦（phakellia fusca thiele）的乙醇提取物中獲得一個新的Phakellistatins類環(huán)肽化合

4、物，為一個環(huán)狀七肽（Pro1-Gly-Phe-Pro2-Trp-Leu-Thr），該化合物具有抗腫瘤活性，其潛在的應用價值正在評價之中。李祺福等3,4從鱟血淋巴中分離提取出一種抗腫瘤肽,它具有顯著的抗腫瘤作用,能有效地抑制癌細胞的增殖活動,降低其代謝酶活性,干預相關癌基因及抑癌基因的表達,改變癌細胞形態(tài)與超微結(jié)構(gòu)惡性表型特征,因而對癌細胞具有明顯的誘導分化作用。裸鼠體內(nèi)抑瘤實驗表明,劑量為60 mg/L時,其抑瘤率達42.3 %。小白鼠體內(nèi)急性毒理實驗表明,鱟素肽對正常細胞毒性小。于志潔等5考察了鯊魚軟骨提取物SCAE體內(nèi)抑瘤作用,對S180移植瘤小鼠,劑量為2472 mg/d口服形式給藥,抑

5、瘤率達54%67%,618 mg/L注射給藥,抑瘤率可達67%82%；對Lewis肺癌荷瘤小鼠,6 18 mg/L注射給藥,抑瘤率為62%76%。從海兔中追蹤分離到18個抗癌活性肽Dolastatin118,其中研究得比較多的是Dolastatin23、10和15，在抗癌新藥開發(fā)方面具有巨大的潛力6。2002年，美國猶他大學Barrows研究小組的Edler7等，從海鞘Didemnum cuculiferum和Polysyncranton lithostrotum 中發(fā)現(xiàn)了一個含有l(wèi)3個氨基酸的雙環(huán)肽Vitilevuamide，其結(jié)構(gòu)上與紫杉醇類似物有微小的聯(lián)系，但其立體構(gòu)形還未完全清楚，尚在

6、研究之中。試驗表明，Vitilevuamide對人腫瘤細胞株有明顯的抑制作用。與傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物相比,多肽類藥物在有較強藥效的同時,對機體正常組織的傷害明顯降低。1.2  從生物毒素中提取的多肽         眼鏡蛇毒的重要活性成分之一細胞毒素(cytotoxin,CTX)是由6063個氨基酸殘基組成的多肽,Mr6 0007 000,是眼鏡蛇毒中Mr較小的活性多肽。許云祿等8應用凝膠過濾、離子交換柱色譜及疏水柱色譜等方法從舟山眼鏡蛇毒中分離純化得到了不含磷脂酶A2( PLA2 )的CTX2F,經(jīng)過體外實

7、驗,證明CTX2F能抑制人肺腺癌A549細胞的增殖。    在中國東亞鉗蝎的毒液中分離純化得到抗瘤止痛肽ANTP,Mr為6 280,其N端25個氨基酸序列為:VRDGYIADDKNKAYFLGRNAYCDDG。通過PCR的方法獲得了中國東亞鉗蝎毒液的抗瘤止痛肽(AGAP)的基因,并在大腸桿菌中獲得表達。大部分重組的AGAP以包涵體的形式表達。重組后的AGAP在小鼠體內(nèi)試驗具有抗腫瘤和止痛活性9，10 。1.3  從人類自身得到的多肽    麻亞鋒等11從人尿中分離純化抗腫瘤多肽,從健康男性尿液中得到了抗瘤多肽UAP,由Glu

8、、Leu、Pro、Tyr、Ala 等氨基酸組成,其Mr小于1000。體內(nèi)實驗表明，UAP對小鼠LEWIS肺癌有明顯抑制作用。張冬梅等12在以上工作基礎上合成了一系列多肽及其類似物,分別研究了它們的抗腫瘤活性,從中篩選到1個具有很強抑瘤作用的八肽,定名為ND100,Mr為846.9。體內(nèi)抑瘤試驗結(jié)果表明，ND100對小鼠Lewis肺癌有明顯抑制作用,有效劑量為2.5mg/kg,當使用高劑量(15mg/kg)時,對小鼠移植性腫瘤的抑制率達70%以上,且具有量效關系。同時ND100對小鼠紅細胞和白細胞的數(shù)量均無影響。1.4  多肽的改造    抗腫瘤轉(zhuǎn)移肽Ar

9、g-Gly-Asp（RGD）和Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg（YIGSR）序列經(jīng)膜受體與腫瘤細胞黏附,在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮了重要作用。劉麗艷等13設計合成了用賴氨酸的2個氨基把Arg-Gly-Asp（RGD） 和Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg（YIGSR）連接起來的雜合肽-精甘天冬氨酰-酪異亮甘絲精氨酰甲酯,該化合物降低了LA795細胞肺轉(zhuǎn)移小鼠的肺重量和肺轉(zhuǎn)移瘤結(jié)節(jié)數(shù),對LA795小鼠肺腺癌細胞自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移表現(xiàn)了明顯的阻滯作用,具有較強的抗腫瘤侵襲活性,有進一步的應用和開發(fā)研究前景。    含有氧肟酸的環(huán)肽CHAP1是1種組蛋白去乙?；?/p>

10、制劑,可以抑制組蛋白去乙?；?HDAC)的活性。Komatsu等14合成了一系列CHAP的衍生物,經(jīng)過構(gòu)象活性研究,篩選出了活性和穩(wěn)定性最強的1個化合物CHAP31。體內(nèi)實驗表明，CHAP31對肺癌DMS114生長有一定的抑制作用,有希望成為新一代的抗腫瘤藥物。    2  抗肺癌蛋白質(zhì)肽類藥物的研究方法    組合肽庫篩選技術(shù)對新肽的發(fā)現(xiàn)至關重要。噬菌體肽庫是生物肽多樣性最主要的例子，利用噬菌體肽庫技術(shù)篩選到的多肽通過對其結(jié)構(gòu)的測定，利用DNA重組技術(shù)，將重組對象的基因插入載體，拼接后轉(zhuǎn)入新的宿主細胞，構(gòu)建成工程菌(或細

11、胞)，實現(xiàn)遺傳物質(zhì)的重新組合，并使目的基因在工程菌內(nèi)進行復制和表達，最后將表達的目的產(chǎn)物純化并做成制劑，得到重組多肽、蛋白質(zhì)類藥物?，F(xiàn)在著重介紹噬菌體肽庫技術(shù)在這方面的應用。2.1  噬菌體肽庫技術(shù)    噬菌體肽庫技術(shù)是將大量隨機合成的肽段與噬菌體外殼蛋白融合表達并展示于噬菌體表面，這種由表面表達有各種外源肽段的噬菌體就構(gòu)成了隨機肽庫。用特定的靶分子通過親和淘洗，能夠高效、快速、簡便地從噬菌體隨機肽庫中篩選到與特定靶分子結(jié)合的噬菌體肽，大大簡化了蛋白質(zhì)表達的篩選和鑒定。目前該技術(shù)用于腫瘤導向治療研究主要集中在個方面：一是篩選腫瘤特異性結(jié)合肽，與藥物耦聯(lián)

12、后用于腫瘤導向治療；二是篩選與腫瘤轉(zhuǎn)移有關的黏附分子，為腫瘤診斷和抑制腫瘤轉(zhuǎn)移提供了一個有效的方法；三是篩選腫瘤結(jié)合肽后與基因耦聯(lián)，用于基因治療?，F(xiàn)介紹近年來用于腫瘤及其附屬結(jié)構(gòu)的特異性結(jié)合肽的篩選及應用。    人腫瘤相關抗原TAG72是一種上皮細胞的黏蛋白，常與人多種腫瘤相關，可被單抗B72.3所識別。Gui等15，16用純化的TAG72抗原對隨機肽庫(6肽和10肽)進行篩選，最后篩選到多個具結(jié)合活性的噬菌體肽克隆，而且它們與TAG72抗原上的識別位點不同于該抗原與單抗B72.3的位點。進一步發(fā)現(xiàn)了其中有1個10肽HYVSIELPDH和1個6肽ARTLRF與T

13、AG72抗原結(jié)合活性最強，且能優(yōu)先結(jié)合表達有TAG72抗原的結(jié)腸癌組織，具有潛在的開發(fā)價值。另外Kupsch17 等利用細胞ELISA和熒光標記的方法，從噬菌體肽庫中成功地篩選到2個肽B3和B4，這2個肽段能夠特異性地與黑色素瘤細胞結(jié)合，而不與人外周血單個核細胞結(jié)合，經(jīng)免疫組化鑒定與正常組織無交叉反應，而在腫瘤細胞上高水平表達有與B3和B4特異性結(jié)合的分子，這使腫瘤導向治療成為可能。上述實驗證明，噬菌體肽庫技術(shù)能確定已知腫瘤抗原的特異性結(jié)合肽，而且篩選到的肽具有生物活性，為新型腫瘤導向治療藥物的發(fā)展提供了新的方法，并具有開發(fā)成多肽新藥的潛在價值。    

14、    大量證據(jù)表明，在不同器官和組織中的血管基底膜上表達著各自特異的細胞表面受體，這些受體參與著體內(nèi)細胞的定向轉(zhuǎn)移，因此確定在一定組織的血管選擇性表達的內(nèi)皮細胞表面的蛋白對診斷和治療疾病非常有用，而結(jié)合到這樣的組織選擇性的蛋白上的配體可作為特定的定向傳遞藥物的載體18。Pasqualini19，20和Rajotte21，22報道了一個新穎的體內(nèi)篩選方法，能夠在未知靶受體的情況下確認與這些組織或器官的特異性內(nèi)皮標記物結(jié)合的肽。首先把展示有環(huán)狀隨機肽的噬菌體庫靜脈注射到小鼠體內(nèi)，幾分鐘后從各個器官回收噬菌體并在體外進行擴增，然后在體內(nèi)再進行幾輪這樣的篩選，通過這種方

15、法最后可以確認出那些與小鼠腦和腎血管特異性結(jié)合的肽。這種體內(nèi)篩選方法有以下幾個優(yōu)點：一是能夠提供組織和分子在天然狀態(tài)下與之結(jié)合的多肽序列；二是能夠排除血液循環(huán)中與配體作用的其他分子的影響。實驗結(jié)果表明，通過這種方法篩選出的與肺、皮膚、前列腺及子宮等組織結(jié)合的肽比未經(jīng)篩選的肽特異性要高335倍，結(jié)果肯定了許多器官和組織的血管內(nèi)皮具有特異結(jié)合的位點。利用隨機肽庫能夠篩選出與正常或疾病組織特異性結(jié)合的肽，這種肽可以廣泛用作疾病診斷或定向傳遞藥物的載體。在腫瘤的治療過程中將藥物定向地轉(zhuǎn)移至特定組織的能力對于改善治療效果是十分重要的。    腫瘤細胞的迅速增殖以及腫瘤的快速

16、發(fā)展是在其中發(fā)展了微血管網(wǎng)絡以后才開始的，否則會因為得不到營養(yǎng)的供應而處于靜止狀態(tài)。腫瘤主要是依靠不斷地誘發(fā)宿主組織毛細血管向內(nèi)生長而建立并擴張形成自身的微血管網(wǎng)即微循環(huán)系統(tǒng)。但當這個系統(tǒng)處于低效和相對不足時可導致腫瘤缺氧和壞死，因此抑制腫瘤血管生成的藥物也能抑制腫瘤的生長并使腫瘤退化。在腫瘤血管系統(tǒng)形成過程中會表達一系列分子標記物，這些標記物作為血管生長因子受體起作用。Ruoslahti和Raiotte23,24的研究結(jié)果表明，利用噬菌體肽庫技術(shù)在小鼠體內(nèi)可以篩選到與表達在腫瘤血管上的纖連蛋白結(jié)合的噬菌體肽，利用這些肽的定向作用，在動物模型中能將藥物特異性地導向到腫瘤上，在腫瘤局部濃縮藥物，

17、提高藥物效率，減少副作用。噬菌體肽庫對于連續(xù)、不連續(xù)的或非肽表位(即糖蛋白)都具有良好的篩選作用，是研究復雜生物系統(tǒng)有用的工具。通過篩選得到的生物活性肽是構(gòu)建“生物導彈” 的基礎，建立在這種基礎上的腫瘤導向治療表現(xiàn)出高效性和高安全性。2.2  多肽固相合成法    由于肽類藥物在生物體內(nèi)的含量甚微，直接從生物體中提取、分離純化不能滿足需要，且會對生物造成災難性的影響。目前，解決藥源問題有2個重要手段：一是采用轉(zhuǎn)基因表達技術(shù)、細胞工程技術(shù)等生物技術(shù)來解決較大相對分子質(zhì)量的多肽和蛋白藥物的藥源問題；二是對于小分子多肽采用固相合成技術(shù)來合成。化學合成法具有提高產(chǎn)率、分離純化過程簡單、立體構(gòu)象位置準確等優(yōu)越性。另外，有些天然物質(zhì)毒副作用大，需要進行結(jié)構(gòu)修飾或改造，以提高療效，減少毒副作用，這些要求可以通過人工合成法來完成。    多肽固相合成法是由美國著名生物化學家Merrifield于1963年發(fā)明的。Merrifield利用Boc合成法合成四肽后，Carpino在此基礎上進行了改進，于1972年發(fā)明了Fmoc多肽固相合成方法。Fmoc合成法具有反應條件溫和、副反應少、反應過程易于控制等優(yōu)點25。合成的氨基酸數(shù)目正逐漸增加，現(xiàn)在可以合成含有50個氨基酸的多肽，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)也越