多肽VEGF125-136的改造及其核素靶向双效抗肿瘤作用的实验研究

抗肿瘤血管生成具有良好的应用前景，但对肿瘤无直接杀伤作用，若结合放射性核素的内照射可发挥双效抗肿瘤作用。上一课题（30400114）研究发现188Re-VEGF125-136明显靶向聚集于肿瘤组织，抑制肿瘤生长，但在肿瘤组织的滞留时间仅3h。进一步增加标记物在肿瘤组织的聚集量及滞留时间是增强核素杀伤效应的关键环节，故本项目①从VEGF125-136与VEGFR结合的空间构象入手，利用生物信息学技术改造VEGF125-136的结构，并筛选亲和力比VEGF125-136更高且无促血管生成活性的多肽；②经基因转染使肿瘤组织高表达截短VEGFR-1，利用VEGFR-1与VEGF结合的亲和力明显高于VEGFR-2、且不被内化而停留于胞膜的特性，通过减少多肽内化而延长标记物的滞留时间。即从增加多肽亲和力及减少标记物内化入手，增强双效抗肿瘤作用。为建立抗血管生成为靶点的肿瘤靶向双效治疗策略奠定实验基础。

背景：VEGF/VEGFR与肿瘤的生长与转移密切相关，以其为靶点设计的分子探针或靶向药物在肿瘤的分子显像或靶向治疗中起重要作用。基于生物大分子结构及其相互作用的分子设计是生物信息学的重要研究领域，其中的一些方法正逐渐应用于肿瘤的分子探针或靶向药物设计。.目的：以VEGF125-136多肽为基础，运用生物信息学方法筛选基于VEGFR的小分子肿瘤靶向抑制肽用于荷瘤裸鼠的核素靶向显像及治疗。. 方法：以VEGFR胞外Ig1-Ig3样区为多肽作用靶点，有规则地改变VEGF125-136的一级结构，结合分子对接法及表面基团相互作用法筛选出理论上与VEGFR具有更高亲和力的多肽，通过体外受体竞争结合实验验证多肽与VEGFR间的亲和力，3H-TdR参入实验检测多肽对肿瘤细胞A549增殖的抑制能力。荷瘤裸鼠的体内分布实验、SPECT平面显像及竞争抑制显像检测多肽的肿瘤靶向性。荷瘤裸鼠的生存分析探讨188Re多肽的抗肿瘤作用。. 结果：经过生物信息学方法预测，筛选到20条理论上与VEGFR具有更高亲和力的多肽，体外细胞受体竞争结合实验证实这20条多肽均能竞争抑制125I-VEGF与VEGFR的结合，且该抑制作用呈浓度依赖性，其中多肽QKRKRKKSRKKH、RKRKRKKSRYIVLS的IC50值分别为80 nmol/L、185 nmol/L，明显低于VEGF125-136的464nmol/L，即亲和力分别提高了近6倍及2.5倍；这2条多肽能够明显抑制肿瘤细胞的增殖，多肽浓度为240μmol/L时，对A549细胞增殖的抑制率分别高达40%、70%，均明显高于VEGF125-136的20%；体内分布实验及SPECT平面显像均提示多肽明显聚集于荷瘤裸鼠的肿瘤部位。生存分析提示188Re标记的多肽能够明显延长荷瘤裸鼠的生存期。. 结论：生物信息学方法有望为分子探针的开发提供重要支撑，通过该技术筛选到2条基于VEGFR靶点的小分子肿瘤靶向抑制肽，它们与VEGFR具有更高的亲和力，体内外实验均证实其具有明显的肿瘤靶向性，能够明显抑制肿瘤的生长，有望作为分子探针或靶向药物用于肿瘤的分子显像及靶向治疗。