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pH敏感性多肽藥物遞送系統(tǒng)的發(fā)展狀況

根據(jù)pH響應(yīng)機制、多肽種類及載體材料的不同,可以將pH敏感性多肽藥物遞送系統(tǒng)分為5種類型: pH響應(yīng)性細胞穿膜肽介導的藥物遞送系統(tǒng); pH響應(yīng)性多肽自組裝藥物釋放系統(tǒng); pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)藥物傳遞系統(tǒng); pH敏感性寡肽介導的藥物遞送系統(tǒng); pH敏感型載體材料與細胞穿膜肽共修飾納米粒。

1.1 pH響應(yīng)性細胞穿膜肽介導的藥物遞送系統(tǒng)

細胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPPs) 是一種由10～30個氨基酸殘基組成的陽離子短肽。細胞穿膜肽能介導多種物質(zhì)進入細胞,如DNA、蛋白質(zhì)、抗體、顯像劑、納米粒和脂質(zhì)體等[9]。將CPPs與傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物 (如紫杉醇、喜樹堿和鬼臼毒素等)共價連接后,能明顯提高這些藥物的抗腫瘤活性,同時也增強了這些藥物的水溶性、組織滲透力及在腫瘤組織中的分布[10]。然而,由于細胞穿膜肽的選擇性較差、正電荷多而引起的體內(nèi)系統(tǒng)毒性、穩(wěn)定性差等問題,使其在體內(nèi)的應(yīng)用受到了限制。因此,研究者想出了很多策略以提高細胞穿膜肽的腫瘤靶向性[11],如將腫瘤特異性靶向配體與細胞穿膜肽結(jié)合[12],或制成腫瘤靶向配體與細胞穿膜肽共修飾納米粒[13]和脂質(zhì)體[14]。

1.1.1 pH響應(yīng)性細胞穿膜肽

抗腫瘤藥物分子很難通過細胞膜脂質(zhì)雙分子層進入到細胞內(nèi),CPPs能克服此缺點,攜帶各種治療物質(zhì)直接進入到細胞內(nèi)而不滯留于溶酶體中[15]。但是,由于CPPs缺乏腫瘤特異性使其應(yīng)用受到了限制,人們試圖尋找到某些適宜的靶向策略,即在CPPs到達腫瘤組織之前設(shè)法屏蔽其結(jié)構(gòu)域,當CPPs到達腫瘤組織后完全去屏蔽,從而規(guī)避非特異性攝取,以提高CPPs在腫瘤治療方面的應(yīng)用。

Transportan是由神經(jīng)甘丙肽的12個功能性氨基酸和黃蜂毒素通過賴氨酸連接而成的細胞穿膜肽,它通過能量非依賴通路穿過細胞膜,能激活Na+、K+-ATPase,導致溶酶體裂解,增加了藥物的生物利用度[16]。但Transportan的選擇性差,Soomets等[17]設(shè)計合成了一系列Transportan的類似物 (TP7～TP15)。其中,TP10具有顯著的膜轉(zhuǎn)位能力,它是由21個氨基酸殘基組成的細胞穿膜肽,能將多種物質(zhì)運送至細胞內(nèi),如寡核苷酸、核酸肽、蛋白質(zhì)及其他多肽類物質(zhì)[18]。

本課題組前期研究中,對TP10進行了一系列的修飾改造,結(jié)果發(fā)現(xiàn)TP10-5(TK) 是TP10類似物中最有前景的一個[19]。因為腫瘤細胞表面所帶的負電荷多于正常細胞,所以TP10和TK通過靜電引力會優(yōu)先與腫瘤細胞結(jié)合,隨之進入細胞內(nèi)。但是相比之下,仍然有大量多肽分子進入正常細胞產(chǎn)生毒性作用。在整個滲透進程中,多肽與細胞膜之間的靜電吸引作用最為關(guān)鍵,因此削弱兩者之間的靜電引力就會降低多肽的細胞內(nèi)攝作用,從而降低其細胞毒性。組氨酸的pKa ≈ 6.5,含組氨酸的多肽在pH ≤6.5時 會發(fā)生質(zhì)子化而帶正電荷,而在pH 7.4時大部分不帶電荷。為了克服TK特異性低、毒性大的缺點,以TK[AGYLLGKINLKKLAKL(Aib)KKIL-NH2]為模板,將序列中的所有賴氨酸替換為組氨酸,合成了一種新型的具有pH選擇性且低毒性的細胞穿膜肽TH[AGYLLGHINLHHLAHL(Aib)HHIL-NH2][19]。研究發(fā)現(xiàn),與母肽TK相比,在pH 7.4條件下,TH細胞毒性及穿膜活性明顯降低; 當pH 6.0時,TH的細胞毒性、穿膜活性與pH 7.4時相比顯著增強。然而,母肽TK的活性在不同pH條件下并沒有明顯差別。這些結(jié)果均證明,TH在正常生理條件下不能被激活,但在腫瘤酸性環(huán)境中能夠被激活。這種酸激活細胞穿膜肽能選擇性地攜帶小分子藥物、納米顆粒、膠束、聚合物、寡核苷酸、蛋白質(zhì)或熒光標記物分子進入腫瘤細胞,以滿足各種應(yīng)用需要。

1.1.2 pH響應(yīng)性細胞穿膜肽修飾的脂質(zhì)體

近年 來,納米藥物已經(jīng)成為治療惡性疾病的研究熱點[20]。實體瘤的滲透和滯留效應(yīng)(enhanced permeabilityandretention effect,EPR effect),使得脂質(zhì)體能有效地累積于腫瘤組織,降低游離藥物的毒性,從而引起了人們的廣泛關(guān)注[21]。人們常采用可裂解的聚乙二醇(polyethyleneglycol,PEG) 對CPPs進行修飾,制成納米載體,以降低傳統(tǒng)CPPs的非特異性滲透。由于腫瘤微環(huán)境呈弱酸性,增強CPPs腫瘤特異性的有效手段是對其進行修飾改造,使之具有pH響應(yīng)性[22]。

由TP10衍生而來的TH具有非常顯著的pH敏感性,并且TH與喜樹堿(camptothecine,CPT) 的共軛物TH-CPT能優(yōu)先進入酸性環(huán)境中的細胞[19]。基于以上研究,Zhang等[23]將TH引入到脂質(zhì)體中,設(shè)計合成了一種pH響應(yīng)性細胞穿膜肽修飾的脂質(zhì)體TH- Lip。由于TH具有pH 敏感性,在血液循環(huán)及正常組織中,TH的穿膜活性被掩蔽; 當TH-Lip到達腫瘤組織,TH序列中的組氨酸質(zhì)子化,使得TH-Lip表面電荷由負轉(zhuǎn)為正,TH的穿膜活性被激活,使腫瘤細胞對TH-Lip的攝取增加。體外研究發(fā)現(xiàn),包載紫杉醇 (paclitaxel,PTX) 的脂質(zhì)體PTX-TH-Lip能有效地抑制腫瘤細胞生長,誘導細胞凋亡,且具有pH依賴性。體內(nèi)研究表明,TH-Lip保留了脂質(zhì)體的長循環(huán)特性,使其到達腫瘤組織后盡可能多地被腫瘤細胞攝取,從而避免了其他組織 (如肝臟、脾臟和腎臟等) 對TH-Lip的非特異性攝取。

TH-Lip為研發(fā)pH響應(yīng)性細胞穿膜肽修飾的藥物傳遞系統(tǒng)提供了一個全新的視角,繞開正常組織或器官,直接到達腫瘤組織發(fā)揮抗腫瘤作用。

雖然TH-Lip表現(xiàn)出非常顯著的pH敏感性,卻不能主動靶向至特定的腫瘤位點。靶向配體肽c (RGDfK) 是整合素ανβ3的有效配體[24, 25],由于整合素ανβ3高表達于B16F10細胞、成膠質(zhì)細胞瘤及肺癌細胞表面,因此Shi等[26]將RGDfK通過酯鍵連接到酸激活細胞穿膜肽TH的C末端,合成了新的肽鏈TR [c(RGDfK)-AGYLLGHINLHHLAHL(Aib)HHIL-NH2],使TR不僅能夠特異性識別腫瘤細胞表面過表達的整合素ανβ3,而且具有pH響應(yīng)性細胞穿膜活性。將TR修飾到脂質(zhì)體表面,得到一種新型的pH 響應(yīng)性脂質(zhì)體TR-Lip。體外研究結(jié)果表明,TR-Lip保持了有效的pH響應(yīng)性,并且呈現(xiàn)出與整合素ανβ3很強的親和力。與TH-Lip相比,TR-Lip的優(yōu)勢在于它能主動靶向整合素ανβ3過表達的細胞。在pH 6.5條件下,將PTX包載于脂質(zhì)體中形成的PTX-TR-Lip抑制B16F10細胞活性比PTX-TH-Lip更強。該課題組以注射B16F10細胞的荷瘤小鼠為模型,研究了TR-Lip生物分布及PTX-TR-Lip體內(nèi)抗腫瘤活性。結(jié)果發(fā)現(xiàn),TR-Lip能大量聚積于腫瘤組織; 與對照組相比,PTX-TR-Lip能顯著抑制腫瘤組織的生長,其腫瘤抑制率也高于PTX-TH-Lip組。更有趣的是,PTX-TR-Lip組的荷瘤小鼠存活率最高,這可能與PTX-TR-Lip高效地抗腫瘤活性有關(guān)。

總之,由于TR-Lip具有pH響應(yīng)性,又能主動靶向至特定的腫瘤位點,進而可以大幅度地降低全身性毒性。然而TR-Lip也存在不足之處,雖然它的抗腫瘤活性得到了提高,但pH敏感性與TH-Lip相比略有降低。如果能克服此缺點,將其研發(fā)成為疏水性抗腫瘤藥物的長循環(huán)載體將具有明顯的優(yōu)勢。此外,Jiang等[27]用pH響應(yīng)性細胞穿膜肽R6H4 (RRRRRR HHHH-NH2) 和透明質(zhì)酸 (hyaluronic acid,HA) 共修飾得到一種雙功能靶向脂質(zhì)體HA-R6H4-L,也表現(xiàn)出很好的pH響應(yīng)性腫瘤靶向功能。

1.2 pH響應(yīng)性多肽自組裝藥物釋放系統(tǒng)

自組裝多肽及其衍生物由于其很好的生物相容性、化學多樣性及生物識別能力,受到了極大的關(guān)注。近年來,利用pH、溫度、光照、酶和化學物質(zhì)等外部條件刺激來調(diào)節(jié)多肽及其衍生物的自組裝,使其廣泛運用于各個方面,如組織工程、藥物遞送、傷口愈合及抑制劑的篩選等。在這些外部條件中,pH的應(yīng)用最為廣泛,特別是在藥物控制釋放方面。因此,將pH響應(yīng)性智能藥物載體用于抗腫瘤藥物的靶向遞送具有潛在可能性。

Liang等[28]基于多肽自組裝系統(tǒng),設(shè)計出一種pH敏感型兩親性多肽分子 (VVVVVVKKGRGDS) 作為抗腫瘤藥物的載體。該多肽分子親水端頭部為KKGRGDS序列,其中兩個賴氨酸殘基能提供pH響應(yīng)能力,并入RGD序列賦予兩親性多肽分子腫瘤靶向功能; 疏水端尾部為VVVVVV序列,這6個纈氨酸殘基具有疏水性側(cè)鏈,能提供疏水性相互作用以促進兩親性多肽分子的聚集和自組裝。在中性或堿性介質(zhì)中,這種兩親性多肽分子通過氫鍵及疏水相互作用自組裝成球形膠束,若改變介質(zhì)的pH使其變?yōu)樗嵝原h(huán)境,兩個賴氨酸殘基離子化,靜電排斥作用會阻止兩親性多肽分子自組裝,導致膠束解離。將阿霉素 (doxorubicin,DOX) 包封于兩親性多肽分子形成的自組裝膠束中,研究了pH的改變對藥物釋放的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在中性介質(zhì)中 (pH7.0) DOX的釋放持久,而在酸性介質(zhì)中 (pH 5.0) DOX釋放迅速。當這種包封了DOX的自組裝膠束與HeLa細胞及COS7細胞共孵育時,由于HeLa細胞表面有過表達的RGD受體(如ανβ3,ανβ5)[29]使該膠束能有效利用RGD序列的腫瘤靶向功能,繞開COS7細胞,將DOX靶向輸送至HeLa細胞,從而達到特異性殺死腫瘤細胞的目的。值得注意的是,這種兩親性多肽分子表現(xiàn)出的細胞毒性很低。

因此,將這種pH 響應(yīng)性自組裝藥物釋放系統(tǒng)作為抗腫瘤藥物的載體,不僅靶向性好、安全性高,而且能夠?qū)崿F(xiàn)控制釋放,具有很好的臨床應(yīng)

pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)藥物傳遞系統(tǒng)

近年來,pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)藥物傳遞系統(tǒng)在控制釋放及靶向傳遞藥物方面展現(xiàn)了極大的優(yōu)越性。這種pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)藥物傳遞系統(tǒng)一旦受到外部pH的刺激,自身所帶的負電荷會轉(zhuǎn)化為正電荷,從而發(fā)揮其相應(yīng)作用。值得注意的是,納米粒表面所帶的電荷在細胞內(nèi)化及血液穩(wěn)定性中扮演著重要角色。這種電荷反轉(zhuǎn)納米粒在中性條件下 (如在血液中) 能夠保持最初所帶的負電荷,從而抑制其與血清蛋白及正常組織的非特異性結(jié)合; 一旦到達腫瘤組織或核內(nèi)體就會迅速反轉(zhuǎn)為正電荷形式,促進腫瘤組織對電荷反轉(zhuǎn)納米粒的攝取,實現(xiàn)控制釋放。

Han等[30]運用pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)策略,設(shè)計合成了一種新型的pH敏感性電荷反轉(zhuǎn)聚合多肽納米粒PPDTS[PLLeu-PLL(DMA)-Tat(SA)]。這種納米粒能將抗腫瘤藥物靶向輸送至腫瘤組織,由于腫瘤組織具有微酸性細胞外環(huán)境 (pH ≈ 6.5),并且腫瘤細胞中的核內(nèi)體也呈弱酸性 (pH ≈ 5.0),因此該納米粒通過對腫瘤組織微酸性環(huán)境的逐級響應(yīng),提高了腫瘤細胞對抗腫瘤藥物的細胞攝取。這種pH敏感性電荷反轉(zhuǎn)聚合多肽納米粒的基本結(jié)構(gòu)為聚L-賴氨酸-聚-L-亮氨酸二嵌段共聚物(PLLeu-PLL),將所有賴氨酸上的-NH2用2,3-二甲基馬來酸酐酰胺化后形成β-羧酰胺,使得該聚合多肽自組裝成帶負電荷的納米粒。通過鏈接反應(yīng)將聚合多肽與細胞核靶向肽Tat共價連接在一起,然后用琥珀酰氯將Tat上的兩個賴氨酸和一個谷氨酸殘基酰胺化,掩蔽了其所帶的正電荷及細胞穿膜功能,這樣就抑制了Tat的非特異性細胞攝取。這種pH敏感性電荷反轉(zhuǎn)聚合多肽納米粒的響應(yīng)機制 為: 當PPDTS到達微酸性的腫瘤組織,β-羧酰胺就 會水解,使得納米粒由負電荷轉(zhuǎn)化為正電荷,然后迅速被腫瘤細胞內(nèi)化。當納米粒被內(nèi)化進入到更酸性的核內(nèi)體中時,Tat琥珀酰胺進一步水解,使得Tat靶向細胞核的功能被激活,導致納米粒更多地進入細胞核。該課題組將抗腫瘤藥物DOX包封于納米粒中,形成PPDTS/DOX,當該微粒到達細胞核后,DOX就會被釋放,累積于細胞核,發(fā)揮抗腫瘤作用。

這種pH依賴性電荷反轉(zhuǎn)藥物傳遞系統(tǒng)的優(yōu)點 是: 有助于同時實現(xiàn)腫瘤靶向攝取和抗腫瘤藥物的細胞核遞送。為抗腫瘤藥物的靶向遞送研究提供了新思路。

1.4 pH敏感性寡肽介導的藥物遞送系統(tǒng)1.4.1 pH響應(yīng)性寡肽自組裝納米粒

腫瘤組織微環(huán)境最顯著的標志之一就是失調(diào)的pH值。利用這一特點設(shè)計出一種具有特異性及敏感性的成像探針靶向作用于腫瘤微環(huán)境。大多數(shù)pH敏感性納米粒都是由長鏈聚合而成的,對于pH的刺激響應(yīng)慢。智能pH響應(yīng)性納米粒,最大的優(yōu)勢在于對pH的變化能快速應(yīng)答。如果納米粒的反應(yīng)時間過長,就會重新進入血液循環(huán),導致其靶向腫瘤的效率降低[31]。Zhao等[32]設(shè)計了一種基于寡肽自組裝的仿生納米結(jié)構(gòu) —— pH敏感肽KS5-DEAP2分別與熒光染料A488、熒光猝滅劑BHQ-5共價連接后自組裝形成的雜合肽納米粒,只要微環(huán)境pH發(fā)生輕微改變 (由7.4變?yōu)?/span>6.8),這種納米粒就能快速地從自組裝期 (熒光猝滅) 切換至解離期 (有熒光)。該課題組利用腫瘤異種移植小鼠模型,通過瘤內(nèi)注射的方式,研究了寡肽自組裝納米粒的體內(nèi)腫瘤成像。結(jié)果顯示,注射1.5 h內(nèi),隨著時間的推移,瘤內(nèi)的熒光逐漸增強; 1.5h后,腫瘤內(nèi)的熒光強度逐漸降低。說明一旦該探針遇到酸性的腫瘤微環(huán)境就會迅速并完全解離,從而產(chǎn)生更強的熒光信號。有趣的是,與不易解離的多肽組裝體相比,這種pH響應(yīng)性寡肽自組裝納米粒在腫瘤內(nèi)的熒光信號強度消退速度更快。這就意味著,自組裝納米粒的解離組分一旦被代謝為小分子物質(zhì),就會通過自由擴散從機體內(nèi)清除。此外,研究發(fā)現(xiàn)熒光染料主要定位于細胞膜水平。

由于這種pH響應(yīng)性自組裝寡肽納米粒對腫瘤酸性微環(huán)境的靈敏度高,且能及時從機體內(nèi)清除,若將其作為診斷腫瘤的熒光探針應(yīng)用于臨床,具有一定的準確性和安全性。

1.4.2 pH敏感性寡肽與細胞穿膜肽的重組體

MAP(KLALKLALKALKAALKLA) 是一種兩親性CPPs,能通過胞吞作用攜帶多種生物活性分子進入細胞內(nèi),但是作為藥物載體又缺乏特異性。組氨酸-谷氨酸 (histidine-glutamic acid,HE) 共聚物是一種pH高 度敏感性序列,為了阻止MAP非特異性攝取,Zaro 等[33]運用生物技術(shù)手段將寡肽HE與細胞穿膜肽MAP融合在一起,得到一種重組體HE-MAP,并被谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(glutathione-S-transferase,GST) 表達為融合蛋白GST-HE-MAP。在該研究中,GST一方面作為標記物用于蛋白的純化,另一方面作為貨物蛋白用于研究重組體HE-MAP的物質(zhì)傳遞功能是否具有pH依賴性。結(jié)果顯示,在pH ≤ 6.8時,GST- HE-MAP能與HeLa細胞高度結(jié)合并被細胞內(nèi)化; 當pH > 7時,GST-HE-MAP與HeLa細胞的結(jié)合及內(nèi)化明顯降低,說明HE賦予了該融合蛋白高度的pH敏感性。這主要是由于組氨酸 (pKa ≈ 6.5) 在pH 7.4時不帶電荷,而帶負電荷的谷氨酸 (pK a ≈ 4) 與帶正電荷的賴氨酸 (pKa ≈ 10) 或精氨酸 (pKa ≈ 12) 通過靜電相互作用可以屏蔽MAP上的正電荷。一旦重組體HE-MAP暴露于微酸性環(huán)境,組氨酸發(fā)生質(zhì)子化而帶正電荷,導致谷氨酸殘基與MAP上的陽離子殘基之間的靜電相互作用被解除,從而使MAP的細胞穿膜活性被激活。

基于上述研究,Fei等[34]又將寡肽HE重復序列(HE)10與MAP融合,探究了融合蛋白GST-(HE)10- MAP在荷瘤小鼠體內(nèi)的分布情況。結(jié)果證實,在正常生理條件下 (HE)10能夠掩蔽MAP的穿膜活性,導致GST-(HE)10-MAP選擇性地分布在微酸性的腫瘤位點。

(HE)n重復序列與CPPs融合得到的重組體 (HE)n-CPPs,若改變 (HE)n重復序列的長度,是否能夠調(diào)節(jié)CPPs所帶的正電荷數(shù)目,從而使得CPPs的穿膜活性發(fā)生不同程度的改變。基于這個假設(shè),Sun等[35]將寡肽序列 (HE)n (n = 8,10,12) 分別與陽離子細胞穿膜肽YG(RG)6、YGR6G6連接,形成六種結(jié)構(gòu)不同的重組體 [(HE)8-YG(RG)6、(HE)10-YG(RG)6、(HE)12-YG(RG)6、(HE)8-YGR6G6、(HE)10-YGR6G6和 (HE)12-YGR6G6],并考察了這6種重組體與HeLa細胞的表面結(jié)合及細胞攝取是否具有pH敏感性。結(jié)果顯示,(HE)10-YGR6G6的pH敏感性最高。通過實驗數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn),重組體的pH敏感性與它們的二級結(jié)構(gòu)及 (HE)n重復序列的長度有關(guān); 也與CPPs 中精氨酸的排列順序有關(guān)。

根據(jù)現(xiàn)有的文獻報道,可以推測若將這種pH敏感性重組體 (HE)n-CPPs作為傳統(tǒng)抗腫瘤藥物的載體,不僅能克服CPPs選擇性差、正電荷多等缺點,又能提高傳統(tǒng)抗腫瘤藥物的水溶性、組織滲透能力及在腫瘤組織的分布。此外,也可以將熒光探針與這種pH敏感性重組體 (HE)n-CPPs連接,應(yīng)用于腫瘤診斷。因此,pH敏感性寡肽與細胞穿膜肽的重組體在抗腫瘤藥物靶向遞送,特別是在大分子療法方面具有一定的應(yīng)用前景。

1.4.3 pH敏感性寡肽與細胞穿膜肽共修飾聚合物膠束

為了抑制機體對抗腫瘤藥物的非特異性攝取,同時提高聚乙二醇-聚乳酸 (poly(ethylene glycol)- poly(D,L-lactide),PEG-PLA)聚合物膠束的物理穩(wěn)定性以及腫瘤靶向性,Quahab等[36]用pH敏感性寡肽 (HE)5與細胞穿膜肽 (RG)5對PEG-PLA聚合物膠束進行共修飾,將 (HE)5、(RG)5分別連接到PEG-PLA的聚乙二醇末端,使得組裝后多肽分子位于膠束表面 (PHPO)。同時,將抗腫瘤藥多烯紫杉醇(docetaxel,DTX) 包封于聚合物膠束PHPO中,制成載藥聚合物膠束DTX-PHPO。研究發(fā)現(xiàn),DTX-PHPO的體外釋放及細胞攝取具有明顯的pH依賴性。這主要歸功于寡肽(HE)5的pH敏感性[33, 34]。在pH 7.4時,膠束表面的 (HE)5通過靜電相互作用屏蔽了(RG)5的穿膜活性; 一旦該膠束進入腫瘤酸性微環(huán)境,(RG)5發(fā)生去屏蔽,其穿膜活性被激活,介導膠束進入腫瘤細胞,釋放出藥物分子,進而殺傷腫瘤細胞。

這種pH敏感性寡肽與細胞穿膜肽共修飾聚合 物膠束明顯改善了DTX水溶性差的缺點。與大多數(shù)納米藥物載體相似,該聚合物膠束也可以被動靶向至腫瘤部位。又因其具有pH響應(yīng)性,當?shù)竭_腫瘤組織后,能攜帶更多的難溶性藥物大分子進入腫瘤細胞。但是,若想使這類載體有更好的發(fā)展前景,pH敏感性寡肽和細胞穿膜肽的選擇至關(guān)重要,因為它們之間的靜電相互作用會直接影響到這類聚合物膠束能否進入到正常組織和器官而引起系統(tǒng)性毒性作用。

1.5 pH敏感型載體材料與細胞穿膜肽共修飾納米粒

大多數(shù)靶向作用于腫瘤組織的pH敏感性多肽類藥物遞送系統(tǒng),主要通過對肽鏈的修飾改造,使其在微酸性腫瘤細胞外環(huán)境中具有pH響應(yīng)能力。而將pH敏感型的載體材料與細胞穿膜肽結(jié)合,應(yīng)用于腫瘤靶向型pH敏感性多肽類藥物遞送系統(tǒng)的文獻報道并不多見。

1.5.1細胞穿膜肽與pH敏感型PEG共修飾脂質(zhì)體

為了延長脂質(zhì)體在體內(nèi)的循環(huán)時間,改善其生物相容性,常見的方法是用PEG對脂質(zhì)體進行修飾[37]。但是,PEG化后的脂質(zhì)體,其親水性表層會阻礙脂質(zhì)體與細胞之間的相互作用,導致脂質(zhì)體不能及時與細胞結(jié)合并內(nèi)化,大大降低了藥物遞送效率。Zhang等[38]巧妙地用pH敏感型PEG (PEG5K-Hz-PE) 和細胞穿膜肽R8 (RRRRRRRR-NH2) 對脂質(zhì)進行共修飾得到一種既有長循環(huán)特性,又有pH響應(yīng)性的脂質(zhì)體Cl-Lip。在血液循環(huán)中該pH敏感型PEG保持穩(wěn)定,可以屏蔽R8的穿膜活性。當脂質(zhì)體通過EPR效應(yīng)靶向至腫瘤部位后,在腫瘤組織酸性微環(huán)境的誘導下,連接PEG的化學鍵水解斷裂,使得該pH敏感型PEG斷裂脫離脂質(zhì)體表面,R8去屏蔽化,介導脂質(zhì)體進入到腫瘤細胞內(nèi)。

該pH敏感型PEG與細胞穿膜肽共修飾脂質(zhì)體,為腫瘤靶向型pH敏感性多肽類藥物遞送系統(tǒng)的設(shè)計提供了一個很好的思路。可以進一步將各種類型的細胞穿膜肽 (如酸激活穿膜肽、具有主動靶向功能的細胞穿膜肽、裂解肽與細胞穿膜肽的重組體) 運用于此類共修飾脂質(zhì)體,再將傳統(tǒng)抗腫瘤藥物包封于其中,發(fā)揮多重、靈敏、高效的腫瘤靶向及抗腫瘤作用。

1.5.2細胞穿膜肽修飾的pH敏感性膠束

聚合物膠束作為靶向藥物遞送載體,因其在體內(nèi)穩(wěn)定性高、生物相容性好和載藥量大等優(yōu)點,受到了廣泛關(guān)注[39]。Sethuraman等[40]研究發(fā)現(xiàn)聚合磺胺甲氧嘧啶[poly (methacryloylsulfadimethoxine),PSD],在pH 7.4時帶負電荷,而當pH低于7.0時帶正電荷,因此,在正常生理條件下PSD能有效地屏蔽CPPs所帶的正電荷。Tat (YGRKKRRQRRR-NH2) 是經(jīng)典的細胞穿膜肽,具有極強的細胞穿透力且能直接作用于細胞核。基于以上研究,Cheng等[41]利用pH敏感性的硬脂酰磺胺甲氧嘧啶 (stearyl sulfadiazine,SA-SD)、細胞穿膜肽Tat和mPEG2000-DOPE修飾的聚乙二醇化磷脂,制備得到包載DOX的聚合物膠束。由于硬脂酰磺胺甲氧嘧啶具有pH敏感性,在pH 7.4條件下,帶負電荷的SA-SD通過靜電相互作用將Tat隱蔽在聚合物膠束內(nèi),使其穿膜活性受到抑制; 當pH < 7.0時,SA-SD所帶電荷由負轉(zhuǎn)為正,靜電相互作用被解除,使得Tat從膠束內(nèi)核解離,暴露于膠束表面,介導載藥膠束進入腫瘤細胞,從而選擇性地殺傷腫瘤細胞 (圖 1)。

這種pH敏感性聚合物膠束的最大優(yōu)點是,充分利用了載體材料的pH敏感特型與細胞穿膜肽的穿膜活性。特別是在正常生理條件下,CPPs被隱藏在聚合物膠束內(nèi)部,只有PEG鏈暴露在膠束表面,使得該藥物載體具有長循環(huán)的特性。而當其到達腫瘤部位后,在腫瘤酸性微環(huán)境的誘導下,聚合物膠束發(fā)生去屏蔽,使得CPPs的穿膜活性被激活,進而將所載抗腫瘤藥物靶向遞送至腫瘤細胞內(nèi)。若能將特異性識別腫瘤細胞的單克隆抗體或配體與CPPs連接,進一步制成具有主動靶向功能的pH敏感性聚合物膠束,由于實體瘤的EPR效應(yīng),使得該pH敏感性聚合物膠束不僅能夠被動靶向累積于腫瘤組織,而且能夠主動靶向并介導抗腫瘤藥物進入腫瘤細胞,可能會大大降低系統(tǒng)性毒性。

西安瑞禧生物科技有限公司主要通過脂質(zhì)體和二親共聚物膠束偶連多種多肽類產(chǎn)品應(yīng)用于藥物傳遞系統(tǒng)，主要材料有DSPE-PEG-多肽，DPPE-PEG-多肽，DOPE-PEG-多肽，PLGA-PEG-多肽，PLA-PEG-多肽，PCL-PEG-多肽，DSPE-多肽 具體詳細產(chǎn)品如下：

1：細胞穿膜肽

細胞穿膜肽(cell-penetrating peptides,CPPs) 是一種由10～30個氨基酸殘基組成的陽離子短肽。細胞穿膜肽能介導多種物質(zhì)進入細胞,如DNA、蛋白質(zhì)、抗體、顯像劑、納米粒和脂質(zhì)體等。將CPPs與傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物 (如紫杉醇、喜樹堿和鬼臼毒素等) 共價連接后,能明顯提高這些藥物的抗腫瘤活性,同時也增強了這些藥物的水溶性、組織滲透力及在腫瘤組織中的分布。然而,由于細胞穿膜肽的選擇性較差、正電荷多而引起的體內(nèi)系統(tǒng)毒性、穩(wěn)定性差等問題,使其在體內(nèi)的應(yīng)用受到了限制。因此,研究者想出了很多策略以提高細胞穿膜肽的腫瘤靶向性,如將腫瘤特異性靶向配體與細胞穿膜肽結(jié)合,或制成腫瘤靶向配體與細胞穿膜肽共修飾納米粒和脂質(zhì)體

CPPs 的分類以及統(tǒng)一的術(shù)語還沒有。根據(jù)不同的分類標準, 得到不同的種類。最近有學者根據(jù)短肽的特點和來源將其分為3大類:蛋白衍生肽(protein derived CPPs), 如penetratin、TAT和pVEC等； 模型肽(model peptides) 如MAP和(Arg)7等；設(shè)計肽(designed CPPs)如MPG和Transportan等。從其兩親性性質(zhì)也可將其分為3類:兩親性CPPs (PaCPPs), 如MPG、 transportan、TP10、Pep-1;中等兩親性CPPs (SaCPPs),如penetratin, RL16；非兩親性 CPPs (NaCPPs),如 R9。

西安瑞禧生物可以提供對應(yīng)的產(chǎn)品有：

DSPE-PEG-細胞穿膜肽CPPs

DPPE-PEG-細胞穿膜肽CPPs

DOPE-PEG-細胞穿膜肽CPPs

PLGA-PEG-細胞穿膜肽CPPs

PCL-PEG-細胞穿膜肽CPPs

PLA-PEG-細胞穿膜肽CPPS

DSPE-細胞穿膜肽CPPs

DOPE-細胞穿膜肽CPPs

部分細胞穿膜肽種類：

TAT (YGRKKRRQRRR-NH2) 是經(jīng)典的細胞穿膜肽,具有極強的細胞穿透力且能直接作用于細胞核.

MAP(KLALKLALKALKAALKLA) 是一種兩親性CPPs,能通過胞吞作用攜帶多種生物活性分子進入細胞內(nèi),但是作為藥物載體又缺乏特異性

具有pH選擇性且低毒性細胞穿膜肽TH[AGYLLGHINLHHLAHL(Aib)HHIL-NH2]

pH響應(yīng)性細胞穿膜肽R6H4 (RRRRRR HHHH-NH2)

MPG (ac-GALFLGFLGAAGSTMGAWSQPKKKRKV-cys)

MPGΔNLS (ac-GALFLGFLGAAGSTMGAWSQPKSKRKV-cys)

Stearyl-R8 (st-RRRRRRRR-NH2)

EB1 (LIKLWSHLIHIWFQNRRLKWKKK-amide)

Tat-DRBD (GRKKRRQRRRPQ-DRBD)

PF6 (St-AGYLLGK[kk2sa4qn4]INLKALAALAKKIL-NH2)

部分產(chǎn)品：

DSPE-PEG-TAT  

DPPE-PEG-TAT  

DOPE-PEG-TAT  

DSPE-TAT       

PLGA-PEG-TAT

PLA-PEG-TAT

PCL-PEG-TAT

DSPE-PEG-R8(RRRRRRRR-NH2)

PLGA-PEG-R8

PLA-PEG-R8

PCL-PEG-R8

2：主動靶向多肽GE11 （腫瘤細胞表皮生長因子肽）

多肽GE11是通過噬菌體肽庫篩選技術(shù)獲得的小分子多肽，由11個氨基酸組成（YHWYGYTPQNVI），與大分子天然配體相比，多肽配體的優(yōu)點：相對分子分子質(zhì)量小，免疫原性低；易擴散及靶向性高，可以滿足靶向腫瘤的要求；對腫瘤細胞的生長沒有影響。研究表明，GE11可以與EGFR特意性結(jié)合，并且GE11對細胞的生長沒有影響。研究結(jié)果表明GE11修飾的脂質(zhì)體對EGFR具有較高的靶向性。GE11修飾的膠束，以EGFR為靶點，結(jié)果表明制備的主動靶向EGFR的膠束加速細胞對藥物的攝取，EGFR在非小細胞肺癌表面過度表達。

EGFR的靶向多肽GE11，該多肽已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于基因和藥物的腫瘤靶向?qū)搿Ａ字z束具有較好的腫瘤組織穿透性，對其引入靶向性有可能獲得更好的腫瘤組織藥物聚集效果

多肽GE11 序列號：（YHWYGYTPQNVI）

西安瑞禧生物科技有限公司可以提供的產(chǎn)品有：

DSPE-PEG-GE11

DPPE-PEG-GE11

DMPE-PEG-GE11

DOPE-PEG-GE11

DSPE-GE11

PLGA-PEG-GE11

PCL-PEG-GE11

PLA-PEG-GE11

3：血管活性腸肽

血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)是由14種28個氨基酸殘基組成的堿性多肽，屬于胰泌素/VIP 族的胃腸肽類激素。

4：YIGSR多肽修飾的脂質(zhì)體 

YIGSR(Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg)(酪氨酸-異亮氨酸-甘氨酸-絲氨酸-精氨酸)是來源于層粘連蛋白(laminin，LN)分子β1鏈的序列，能干擾腫瘤細胞膜黏附分子與基底膜和細胞外基質(zhì)的黏附，可有效抑制纖維肉瘤和黑素瘤的生長和轉(zhuǎn)移。YIGSR肽具有抗腫瘤血管生成的作用，不但可以抑制腫瘤轉(zhuǎn)移灶，而且可以抑制腫瘤原發(fā)灶的生長。將YIGSR肽連接到脂質(zhì)體表面，用脂質(zhì)體作為YIGSR肽的載體，在體內(nèi)可減少酶對YIGSR肽的破壞，增強抗轉(zhuǎn)移效果，有效地抑制實驗性肺轉(zhuǎn)移和自發(fā)性肺轉(zhuǎn)移

多肽YIGSR  序列號：(Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg)(酪氨酸-異亮氨酸-甘氨酸-絲氨酸-精氨酸)

西安瑞禧生物科技有限公司可以提供的產(chǎn)品有：

DSPE-PEG-YIGSR

DPPE-PEG-YIGSR

DMPE-PEG-YIGSR

DSPE-YIGSR

PLGA-PEG-YIGSR

PCL-PEG-YIGSR

PLA-PEG-YIGSR

5：NGR多肽修飾的脂質(zhì)體 （腫瘤新生血管靶向肽）

NGR多肽是一種能與腫瘤新生血管內(nèi)皮細胞上的CD13受體結(jié)合的靶向肽。將NGR多肽與脂質(zhì)體相連接，得到NGR多肽修飾的脂質(zhì)體。通過靜脈注射該脂質(zhì)體，NGR多肽能與腫瘤新生血管上的CD13受體結(jié)合，將脂質(zhì)體定位于腫瘤組織，使得脂質(zhì)體中的藥物濃集于腫瘤部位，從而提高抗腫瘤效果。該文從NGR多肽入手，對NGR多肽的定義、NGR多肽修飾的脂質(zhì)體。

氨肽酶N是血管生成內(nèi)皮細胞優(yōu)先表達的一種蛋白酶，NGR序列片段可促進肽與氨肽酶N的結(jié)合。Pastorino等[15]將NGR序列片段連接到包載DOX的SSL表面，首先