肿瘤靶向肽分类

肿瘤血管靶向肽

肿瘤细胞在遗传上存在不稳定性，常常产生对多种化疗药物的耐药性，是癌症治疗失败的主要原因之一。在针对肿瘤的靶向肽筛选策略方面，虽然可以以肿瘤细胞为靶标，但是体外培养的肿瘤细胞常会丢失肿瘤组织的特异性分子或异常表达一些在相应肿瘤组织中并不存在的分子，增加了筛选的难度。与肿瘤细胞相反，肿瘤血管内皮细胞具有良好的遗传稳定性，很少产生耐药性，使肿瘤血管成为靶向肽筛选的理想目标。此外，对于静脉途径输注的药物来说，到达肿瘤血管也相对容易。基于基因组学和蛋白质组学的数据显示，肿瘤组织或者其他器官的内皮细胞表达的分子受其原有的器官组织及其微环境决定，这是噬菌体展示技术筛选靶向肽的最重要的选择性特点和先决条件。不同组织中血管独特的分子标志在生理功能或疾病和肿瘤的发展中起到至关重要的作用。近年来筛选发现的肿瘤血管靶向肽见表5-1。

在上述众多的血管靶向肽中，研究最多的就是RGD肽和NGR肽。RGD肽识别肿瘤血管内皮细胞髙表达的v3和v5整合素后，与整合素交联，实现对肿瘤血管的靶向。整合素分子在正常细胞上仅有微量的表达，而在肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞上呈现过表达的趋势。NGR肽识别并结合到多种肿瘤血管内皮细胞中过度表达的氨肽酶N (也称为CD13) 上，也具有较好的肿瘤选择性。

在抗肿瘤研究中，血管靶向肽可以和药物偶联，实现药物的主动靶向性。将RGD肽 (GSSSGRGDSPA)耦合至聚乙二醇(PEG)修饰的硬脂酸胶束后，过表达整合素的肿瘤对其摄取增加，从而使得胶束携带的药物(阿霉素)更多地进入肿瘤细胞。另有研究通过用c(RGDyK),即环状RGD肽，靶向递送含有疏水性化疗药的胶束到达过度表达整合素的癌细胞。也有将NGR肽偶联到铂类抗癌药物，以提髙肿瘤内的定位和结合的报道。 NGR和(或)STR-R4肽，附着于脂质体上PEG的末端，提高了 CD13阳性细胞对胶纸体的摄取。基于以上研究结果，RGD-环化五肽盐西仑吉肽(EMD 121974，默克公司) 被用于非小细胞肺癌、神经胶质瘤、头颈部癌和前列腺癌的治疗中，下表列举了几项 RGD肽和NGR肽的临床试验(表5-2)。西仑吉肽在胶质母细胞瘤II期临床试验中可以使12%~15%的患者有长达六个月的无进展生存期。另有临床研究通过RGD或 NGR肽连接TNF，得到NGR-hTNF，目前正在进行III期和III期临床试验，包含的癌肿有卵巢癌、肺癌、结肠癌和其他癌症(表5-2)。使用NGR-hTNF的肝癌患者可以获得8.9个月的中位生存率(平均为6个月)。

肿瘤细胞穿透肽

细胞穿透肽(cell-penetrating peptide，CPP)是指一类能够穿透肿瘤细胞的肽段，一般 少于30个氨基酸，其中碱性氨基酸占多数。目前已提出了很多CPP的跨膜机制，主要包括三类：第一类是通过静电作用直接渗透进入细胞膜。具体过程为未折叠的CPP首先与细胞膜表面通过静电方式结合，直接跨过细胞膜，接着在分子伴侣的帮助下发生重折叠。 这是根据早期研究结果，认为CPP是非温度依赖、非能量依赖、非受体依赖的非经典内吞方式的跨膜机制。第二种跨膜机制是通过形成某种跨膜结构发生转导进入细胞。这类机制包括三种可能的模式:反转微团模式、地毯模式和打孔模式。第三种跨膜机制是内吞作用介导入膜，这类机制是在发现CPP跨膜过程中涉及内吞作用后提出的。根据CPP有无靶向性，将其分成以TAT为代表性的非靶向穿透肽和以iRGD为代表性的靶向穿透肽(cell penetrating homing peptide, CPHP)。

(1)非靶向穿透肽:TAT蛋白转导肽是人类免疫治疗缺陷病毒1型(human immunodeficiency virustypel，HIV-1)编码的一段富含碱性氨基酸、带正电荷的多肽，属于蛋白转导域家族的一员。研究发现，其全长序列及11个碱性氨基酸富集区的核心肽段 (YGRKKRRQRRR)不仅能够在包括蛋白质、多肽及核酸等多种外源生物大分子的跨膜转导过程中具有重要作用，而且能够携带这些外源生物大分子穿透活体细胞的各种生物膜性结构(细胞膜和血脑屏障等)进入胞内并发挥生理功能，但其跨膜转导机制仍不十分明确。它具有穿透细胞的功能，但缺少肿瘤靶向性，有学者明，它和其他药物(肽段或化疗药物)形成复合物后有协同效果。

(2)靶向肽与穿透肽偶联：如果有些药物与靶向肽偶联合以后并没有达到预想的抗肿瘤效果，可能原因是其内化效率较低。为了克服上述偶联物的不足，有研究者将肿瘤耙向肽和穿透肽通过柔性氨基酸相连，形成靶向穿透双功能肽如GRD-Tat、PEGA-pVEC、 gHo-pVEC等。将肿瘤靶向肽(TTP)和穿透肽偶联，可以实现靶向性和穿透性的双重功能;以这些肽作为载体形成的偶联物特异性地将DNA、基因、化疗药物带入肿瘤细胞内，从而达条灭肿瘤细胞的目的。肿瘤靶向肽和细胞穿透肽的偶联模式见表 5-3。

(3)靶向穿透肽：2009 年，伯纳姆医学研究所癌症研究中心的研究者们将焦点放在了一种同时具有靶向和穿膜功能的靶向穿透肽上。几种靶向穿透肽见表5-4。

肿瘤血管生成过程中血管内皮细胞选择性地大量表达整合素受体，早在1984年己经 确认含RGD (arginine-glycine-aspartic) 的序列肽段可以与肿瘤血管内皮细胞上的αvβ3受体结合。目前已经有研究表明，经RGD靶向肽修饰的纳米载体苛以将药物、siRNA、造影剂等投递到肿瘤斑管处。然而，肿瘤血管靶向只是将药物载体聚集于肿瘤血管内及其附近的组织，药物载体如何跨学管壁，并有效地穿透到肿瘤实质仍然是目前肿瘤靶向治疗的主要障碍。

2009年美国加州大学的学者通过一系列研究确认氨基酸C-端序列为R/KXXR/K的短肽是肿瘤组织内广泛高表达的神经纤毛蛋白-1 (neuropilin-1，NRP-1)受体的特异性配体。 他们称“氨基酸C-端序列为R/KXXR/K”的位点效应为C-端法则(CendR)。CendR序列 和NRP-1的相互作用是药物克服生理屏障，促使其在组织内穿透的最关键因素。例如，血管内皮生长-165 (VEGF-165)的C-末端序列为R/K/XXR/K，因而其符合CenddR法 则，VEGF-165与NRP-1受体结合，促进了其血管穿透性。研究者经过深入研究发现，在既含肿瘤靶向血管肽RGD又符合CendR渗透法则的序列中，CRGDK/RGPDC环肽与肿瘤细胞的亲和性最高，并能有效扩散入肿瘤组织和肿瘤细胞内，他们称这种双重功能的短肽为“iRGD”(internalizing RGD)，或称肿瘤穿透肽(tumor penetrating peptide)。

肿瘤穿透肽iRGD是一个由9个氨基酸残基组成的肿瘤特异性肽段，首先它具有血管相关肽RGD的功能，可与多种肿瘤细胞及肿瘤血管内皮细胞表面高表达的整合素受体特异性结合。与整合素受体结合以后，iRGD会被肿瘤组织中的蛋白酶降解为5个氨基酸残 基(C-R-G-D-K/R),即C段为精氨酸(少数情况下为酪氨酸)，符合CendR法则，是肿瘤细胞特异性高表达的NRP-1受体的配体。由于NRP-1是调控药物穿透进肿瘤组织和细胞的重要通路，所以经iRGD修饰的药物静脉给药后，能首先通过iRGD靶向血管的功能使 其在肿瘤部位聚积，接着iRGD被酶解后出现的残余肽端CRGDK/R与NRP-1受体结合， 会显著提高药物在肿瘤实质内的穿透能力，促进药物分布到血管外的肿瘤细胞。

该团队还构建了胃癌和卵巢癌腹膜播散模型，证明了iRGD腹腔给药能够靶向并穿透进入腹膜播散的肿瘤，并且比同样剂量的药物静脉注射，具有明显的优势：腹腔途径给药时，药物不仅可以进入含有大血管的肿瘤组织，还可以进入含有小血管的淋巴结。另外，将iRGD 4与小分子药物共同腹腔给药时，可以增加进入肿瘤内小分子药物的浓度(右旋糖苷300%，阿霉素250%);将iRGD与纳米粒子共同腹腔给药，也可以促进纳米粒子进入肿瘤。在腹膜播散模型中，iRGD联合阿霉素多次给药后，该组肿瘤的重量和淋巴结数目是最少的。

2012年针对有肝转移或者肺转移的进展期乳腺癌和前列腺癌的患者，City of Hope Medical Center 和 National Cancer Institute (NCI)组织了一项关于iRGD联合磁共振造影 剂的I期临床试验。主要研究指标为磁共振造影剂单独使用组和iRGD联合磁共振造影剂组肿瘤体积转移系数(Ktrans)的比较(时间框：基线至15天);次要研究指标为iRGD增强关键抗癌药摄取的能力(时间框：15天)。但是本研究在入组前已被撤销(原因未予公示)。2013年，该研究中心又根据iRGD序列，设计了内化NGR(intemalizing-NGR，iNGR， CRNGRGPDC)，其靶向肿瘤血管和渗透肿瘤组织的能力比NGR肽更加有效，另外它还可将偶联的纳米粒子带入肿瘤内部，从而更好地发挥纳米药物的疗效。