脂肽和两亲性肽类药物的缓释机制研究－可控多肽自组装模型的建立

Study of sustained-release dosage form of peptide drugs is a direct channel to solve the problem including short half-life and frequent administration. However, most sustained-release dosage forms of peptide drugs are strongly dependent on adjuvants, and the preparing techniques are relatively complex. Some peptide drugs have long-acting characterization due to their specific physical and chemical properties. It has be proved that sustained-release mechanism of there drugs are intimately associated with their self-assembly behavior through investigation on luteinizing hormone-releasing hormone (LHRH) antagonist analogues and lipopeptides. A new method to solve the sustained-release problem of peptide drugs was presented, basing on controlling the self-assembly behavior of peptides. Obvious amphiphilicity is verified for these peptides by analysing the sequences and structures. Therefore, according to the structural feature of amphiphilic peptides and lipopeptides, this project planned to design and build self-assembly model to study the influencing factors of peptide self-assembly behavior, explore the regularity of self-assembly and then accomplish the controlling of peptide self-assembly. This project can help to explain the mechanism of self-assembly and offer the theoretic proof for studying the sustained-release mechanism of amphiphilic peptide drugs and designing peptide drugs with long-acting property.

肽类药物缓释剂型的研究是解决其半衰期短，用药频繁的直接途径，但绝大多数肽类药物的缓释剂型均表现出对辅料的强烈依赖且制备工艺相对复杂。一些肽类药物由于具有特殊的理化性质，自身即具有长效的特点。本课题通过对促黄体激素释放激素(LHRH)拮抗类似物的研究，证实这种肽类药物的长效缓释机制与其自组装行为密切相关，并提出通过控制多肽的自组装行为解决肽类药物缓释难题的新方法。前期工作通过对LHRH拮抗类似物和脂肽序列和结构分析证实其具有明显的两亲性。因此，本研究拟根据脂肽和两亲性多肽的结构特点，设计并建立基于LHRH拮抗类似物和脂肽的两亲性多肽自组装模型，并通过研究多肽自组装行为的影响因素探索多肽自组装的规律，实现对多肽自组装行为的调控。本研究有助于深入剖析两亲性多肽的自组装的机理，为研究具有两亲性的多肽药物的缓释机制和设计具有缓释作用的肽类药物提供理论依据。

本项目基于前期对两亲性LHRH类似物自身具有长效的特点的研究，提出其长效机制是与分子水平的自组装行为相关，建立两亲性多肽及脂肽的自组装模型，并通过模型研究自组装的规律。进而，利用自组装的规律来实现对自组装行为的调控。本项目研究了两亲性多肽及脂肽模型的自组装行为和影响自组装行为的因素，特别是脂肪链修饰的多肽。设计和研究了有抗HIV-1活性的七重复序列多肽(IEEYTKK)n的自组装行为，其经过棕榈酸修饰过形成两亲性脂肽，随着n的数量变化，其自组装体由致密的纳米纤维状结构向纳米胶束以及纳米囊泡状结构转变。此多肽的抗HIV融合活性随着重复片段的数量n的增加而增加，从分子水平上研究其自组装行为与缓释性质可能相关性对药物的开发也有积极的作用。在自组装材料的应用方面，我们研究了多功能肽片段集成的脂肽的自组装行为，并通过对其作为基因载体的研究拓宽其在基因递送方面的应用范围。经脂肪链修饰的含有内涵体逃逸功能的阳离子多肽和透膜肽TAT的集成肽片段可以自组装成纳米结构，并可以作为基因递送的载体。本项目研究了这类多肽负载的荧光素酶报告基因在不同细胞内的表达，评价了其内涵体逃逸能力，还对细胞摄入的机制进行了探讨，评价了载体的细胞毒性。脂肽的相关自组装行为被应用于基因递送载体的研究上，大大拓宽了多肽自组装的应用领域。我们还研究了通过将特定基团放入超分子空穴定向自组装的方式以期改变肽类药物的理化性质，希望能藉此在不损失药效的情况下改善肽类药物的理化性能。本项目的实施在多肽缓释新机制方面提供了一个新的思路，以调控分子水平的自组装方式来研究肽类药物的缓释；另外，在自组装体的应用方面，将多种肽功能片段集成于一条多肽，作为基因载体与质粒分子结合，在细胞水平评价了转染效率，此工作得到了自然科学基金面上项目的继续支持，将对基因载体的研究提供新的思路。