iRGD-GP肽修饰的细胞毒类抗肿瘤靶向药物的研究

成纤维活化因子FAPα特异性表达于肿瘤相关成纤维细胞，可特异识别并切割甘氨酰脯氨酸(GP)序列。在前期工作中，我们合成了GP二肽修饰的靶向前体药物：Z-GP-阿霉素，并证实其具有比母体药物明显的靶向安全性。为了进一步提高该药物的快速靶向富集性及跨越内皮屏障高效性，基于iRGD环肽具有两个特征结构域：①RGD结构域与肿瘤血管内皮细胞上高表达的整合素αVβ3/5具有高亲和力，可快速引导药物富集；②CendR结构域与肿瘤血管内皮上高表达的NRP-1蛋白具有高亲和力，主动引导药物穿越内皮屏障，我们设计合成iRGD环肽引导的FAPα酶激活式的靶向肿瘤前体药物：iRGD-GP-阿霉素。该药物通过iRGD环肽引导药物富集并穿越血管内皮屏障，到达肿瘤成纤维细胞处，被FAPα特异切割释放阿霉素，发挥杀伤肿瘤作用。本项目也将通过体内外肿瘤模型评价该靶向药物的有效性与可行性，为细胞毒类药物靶向改造提供新的思路。

肿瘤间质高表达成纤维细胞活化因子α (FAPα)，可特异切割具有Gly-Pro(GP)序列结构的底物。iRGD环肽具有αVβ3/5和CendR两个特征结构域，可依次与肿瘤血管内皮细胞结合，通过Neuropilin-1 (NRP-1)引导药物穿越内皮屏障。基于以上的原理，我们设计合成了iRGD环肽和其线肽分别修饰的GP-阿霉素：iRGD-GP-阿霉素和CRGDKGPDC-GP-阿霉素，以及NRP-1受体肽修饰的GP-阿霉素：RPARPAR-GP-阿霉素。在体外，iRGD环肽和线肽均可以有效结合αVβ3/5整合素阳性的THP-1细胞，及NRP-1阳性的M21细胞，证实具有良好的血管亲和性及穿越性。此外，三种靶向肽阿霉素复合物与人乳腺癌MCF-7细胞共孵育，未见明显的细胞毒性，具有安全性。进一步构建稳定表达FAPα的成纤维细胞株3T3/FAPα，三种靶向肽阿霉素复合物与3T3/FAPα共孵育后，酶解实验发现：线肽修饰的产物包括CRGDKGPDC-GP-阿霉素和RPARPAR-GP-阿霉素可以被有效切割，切割后的药物对人乳腺癌MCF-7细胞具有显著的细胞毒作用；而iRGD-GP-阿霉素共孵育后，未见明显的细胞毒作用，推测是由于iRGD环肽过大的空间位断效应，难于被FAPα有效进行切割。本项目进一步建立乳腺癌MCF-7移植瘤模型鼠，使用iRGD与中剂量Z-GP-阿霉素配伍组（13.7 µmol/l），以及CRGDKGPDC-GP-阿霉素组，应用于乳腺癌移植瘤鼠，均显著减少了肿瘤的大小。证实不进行偶联的iRGD环肽+Z-GP-阿霉素配伍，以及CRGDKGPDC-GP-阿霉素组，均具有显著的抗肿瘤作用，且低剂量的iRGD（1 nmol/l）可减少Z-GP-阿霉素50%的使用剂量。对药物治疗后的乳腺癌小鼠脏器的染色观察，未见明显异常，证实具有安全性。此外，我们发现FAPα具有增强成纤维细胞耐药性的作用，证实细胞毒药物如顺铂作用于FAPα阳性的成纤维细胞后，可上调耐药蛋白Pgp的表达，通过外排泵机制促进了成纤维细胞的耐药性，对肿瘤细胞起屏障和保护作用，此外，顺铂增强了3T3/FAPα细胞的金属基质蛋白酶MMP-1和MMP-7表达。表明了细胞毒药物一方面发挥对肿瘤细胞的杀伤作用，同时也激发了FAPα阳性的成纤维细胞耐药以及迁移，在抗肿瘤发挥双向的作用，其机制仍需进一步的研究。