肿瘤靶向多肽-药物偶联物的新型构建策略研究

Development of antitumor drugs with high selectivity and low toxicity remains a considerable challenge. Prodrug strategy by attachment of traditional drugs with targeted vectors is effective for improving the therapeutic index of antitumor drugs. p28, derived from azurin (a cupredoxin), is a type of anionic cell penetrating peptide with tumor selectivity and antitumor activity. Although p28 has completed the phase I trial, there is no study about taking p28 as a drug vector. In this project, we develop a novel strategy of construction of peptide-drug conjugates: increasing the albumin binding activity of p28 by introduction of palmitic acid is to enhance the half-life in vivo and tumor accumulation of p28; reasonable introduction of camptothecin, doxorubicin or paclitaxel is to enhance the cell penetrating activity and antitumor activity of p28-drug conjugates. Based on the design strategy, long-term, safe and efficient prodrugs are constructed by introduction of the combination of the above groups into the p28. In short, we hope that the studies on the construction strategy of peptide-drug conjugates can contribute to providing new ideas and useful exploration for the development of targeted antitumor drugs. Simultaneously, we hope to obtain the antitumor drug candidates with potent clinical application.

发展高效低毒的抗肿瘤药物十分具有挑战性。将传统抗肿瘤药物与靶向载体偶联构建前药是一种提高药物治疗指数的有效策略。来源于细菌氧化还原蛋白azurin的p28是一种具有肿瘤细胞选择性和抗肿瘤活性的阴离子穿膜肽，治疗效果好且无毒副作用。尽管p28已完成I期临床，但是还没有其作为药物载体的报道。基于多肽类药物载体的优点和项目组前期关于穿膜肽-药物偶联以及p28的工作，本项目拟发展一类新型多肽-药物偶联物构建策略：通过引入十六烷酸提高p28与白蛋白的结合能力，从而提高p28-药物偶联物的体内半衰期和肿瘤组织蓄积能力；通过小分子抗肿瘤药物喜树碱、阿霉素、紫杉醇等的合理引入提高p28-药物偶联物的穿膜活性和抗肿瘤活性；通过将以上基团组合引入p28中构建一类长效、安全以及高效的抗肿瘤靶向前药。我们希望通过对这类构建策略的研究，为靶向抗肿瘤药物的设计提供新的思路和探索，并获得有临床应用价值的抗肿瘤候选药物。

通过靶向载体偶联传统抗肿瘤药物是一种发展高效低毒抗肿瘤药物的有效策略。本项目发展了一类新型多肽-药物偶联物构建策略，利用肿瘤选择性穿膜肽p28作为靶向载体偶联小分子抗肿瘤药物喜树碱（CPT），通过修饰来提高CPT的亲水性和靶向载体的疏水性及穿膜能力。我们测试了类似物的体外抗肿瘤活性，研究了肿瘤细胞选择性和毒副作用，并评估了类似物的细胞内化水平。同时发现p28氨基端18肽p18有更好的穿膜活性，更适合作为肿瘤靶向载体。经过筛选得到的一系列类似物抗肿瘤活性与CPT相当，部分类似物毒性低于CPT。而基于p18构建的类似物p18-ECPT和p18-ECPT2对S180荷瘤小鼠的治疗效果与CPT相当，但毒性低于CPT。我们还采用同样的策略，以肿瘤组织高表达的PD-L1受体的选择性配体分子——多肽SNTSESF为靶向载体偶联CPT，以提高CPT的肿瘤选择性，并改善其水溶性差和生理条件下不稳定的问题。经筛选得到的类似物PDN-0-CPT，抗肿瘤活性提高且对正常细胞的毒性下降。对其作用机制研究表明，PDN-0-CPT能够与PD-L1受体结合，并通过内吞作用进入细胞。其中SNTSESF的偶联能有效提高肿瘤细胞对CPT的摄取，在提高CPT亲水性的同时改变了CPT进入细胞的方式，并且小分子多肽SNTSESF和CPT表现出一定的协同作用，进一步证实了我们设计的靶向抗肿瘤药物构建策略的效果和应用潜力。此外我们还进行了高效低毒、高稳定性抗菌肽的筛选，获得多个新的有应用价值的抗菌肽分子，为新型抗生素的研发提供了思路和借鉴。我们针对临床纤维化治疗药物缺乏的现状，研究了多肽分子对肾脏纤维化和肺纤维化的治疗作用和机制，筛选得到了一系列有很好的应用前景和研究价值的抗纤维化多肽分子。项目实施以来，已申请国家发明专利3项，发表学术论文8篇，培养硕士研究生5名。