基于多肽的藥物遞送系統(tǒng)研究進(jìn)展

藥物遞送系統(tǒng)是將藥物輸送到藥物作用靶點(diǎn)的系統(tǒng)^[1]，可以調(diào)節(jié)藥物的代謝動(dòng)力學(xué)、藥效、毒性、免疫原性等^[2~4]. 藥物遞送系統(tǒng)通常可以提高藥物的穩(wěn)定性；減少藥物的降解；減輕藥物的毒副作用；提高藥物的生物利用度；維持穩(wěn)定有效的血藥濃度；避免血藥濃度波動(dòng)，同時(shí)可以提高靶區(qū)的藥物濃度^[5~9].

理想的藥物遞送系統(tǒng)應(yīng)具備載藥量高、運(yùn)輸過(guò)程中藥物泄漏量低、有效靶向病灶部位以及藥物可控釋放等特點(diǎn). 藥物遞送系統(tǒng)近年來(lái)已成為醫(yī)藥領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，有望為各種重大疾病的精準(zhǔn)治療提供新思路.

多肽是一種較為常見(jiàn)天然聚合物，一般由多個(gè)氨基酸組成，并且可以通過(guò)氫鍵形成二級(jí)結(jié)構(gòu)(α螺旋，β折疊). 多肽可通過(guò)固相合成法制備，方法簡(jiǎn)單. 多肽具有生物活性，同時(shí)具有易代謝、免疫原性低、毒副作用低的優(yōu)點(diǎn).

多肽作為新興的藥物遞送系統(tǒng)的構(gòu)筑基元具有較高的生物活性. 它們的側(cè)鏈上能夠攜帶多種活性官能團(tuán)(羧酸、羥基、氨基和硫醇基)，可以進(jìn)行各種化學(xué)修飾，從而實(shí)現(xiàn)藥物遞送系統(tǒng)的功能^[10~12]. 多肽作為藥物遞送系統(tǒng)引起了廣泛的研究興趣，展示了巨大的應(yīng)用潛力^[13~17]. 本文根據(jù)多肽的功能進(jìn)行分類(圖1)，對(duì)不同功能的多肽藥物遞送系統(tǒng)進(jìn)行介紹，包含分子和納米遞送系統(tǒng)，不同功能多肽的聯(lián)用. 其中，組裝多肽是本文介紹的重點(diǎn).

Fig.1  Classification of typical functional peptide drug delivery systems.

1 靶向肽

一直以來(lái)，將藥物遞送至靶器官、靶細(xì)胞甚至是細(xì)胞器，提高藥物作用效果并降低給藥劑量和毒副作用是藥物遞送的重要研究方向(圖2). 在靶向遞送的研究中，通常利用靶向部位高表達(dá)或者特異性表達(dá)的生物標(biāo)志物作為靶標(biāo)，再利用具有靶向性的分子、抗體、多肽實(shí)現(xiàn)對(duì)靶標(biāo)的特異性結(jié)合. 具有靶向性的多肽與藥物相連接所形成的靶向藥物遞送系統(tǒng)備受關(guān)注.

Fig. 2  Schematic diagram of the interaction between targeted peptide drug delivery system and cells. Overexpression of receptors (such as folate EGFR, Her2 and transferin receptors) makes cancer cells more susceptible to the targeted delivery system than normal cells.

多肽-藥物偶聯(lián)物(PDC)是一類新興的靶向藥物. PDC是通過(guò)可切割的片段將靶向肽與藥物共價(jià)連接而成. PDC是由多肽組成的，因此是可生物降解的，且具有較低的免疫原性. 多肽的多樣性賦予了PDC的多樣性，可以針對(duì)不同的靶點(diǎn)設(shè)計(jì)PDC，通過(guò)調(diào)整肽鏈的氨基酸組成和序列，可調(diào)節(jié)PDC的水溶性和細(xì)胞通透性等性質(zhì)，進(jìn)而影響PDC在體內(nèi)的生物利用度^[18]. 通過(guò)靶向多肽和藥物偶聯(lián)形成的PDC在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域十分活躍^[19]，部分藥物已經(jīng)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段，2款藥物已經(jīng)上市. 如Lutathera一種放射性藥物，是利用同位素镥177標(biāo)記的長(zhǎng)效奧曲肽類似物主要用于治療神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤^[20]. Melflufen是一種能夠靶向氨肽酶(aminopeptidase)的多肽藥物偶聯(lián)物，它能夠迅速地將烷化劑felphalan(馬法蘭)有效地傳遞到骨髓瘤細(xì)胞中^[21].

在乳腺癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌和前列腺癌中促黃體生成釋放激素(LHRH)受體過(guò)度表達(dá)，這為靶向LHRH并將藥物遞送到癌細(xì)胞的多肽藥物遞送系統(tǒng)提供了便利. 將阿霉素(DOX)和2-吡咯啉-DOX與LHRH靶向肽結(jié)合可顯著增加藥物對(duì)癌細(xì)胞的靶向性^[22]. 類似地，Lindgren等將YTA2 (YTAIAWVKAFIRKLRK)和YTA4 (IAWV

KAFIRKLRKGPLG) 2條多肽(圖3(a)和3(b))與甲氨蝶呤共價(jià)連接形成PDC，甲氨蝶呤是一種葉酸拮抗劑，減少葉酸底物會(huì)損害嘌呤核苷酸的合成，從而抑制DNA合成減少細(xì)胞增殖. 與游離的甲氨蝶呤相比，PDC治療效果提高了15~20倍^[23].

Fig. 3  The molecular structures of functional peptides: (a) YTA2 and (b) YTA4.

靶向肽還可以作為納米藥物遞送系統(tǒng)的靶向基團(tuán). 利用靶向肽可以特異性識(shí)別靶標(biāo)的能力，準(zhǔn)確地將藥物遞送到靶器官或靶細(xì)胞，從而提高了靶區(qū)的藥物濃度，并降低了對(duì)正常細(xì)胞的殺傷力；提高了藥物的治療效果，并降低了藥物的副作用. Wang等制備了一種肝癌細(xì)胞靶向肽glypican-3 (ALLANHEELFQT)，并將glypican-3連接到負(fù)載了索拉非尼(一種腫瘤治療藥物)的納米藥物遞送系統(tǒng)上，從而達(dá)到靶向肝癌細(xì)胞的目的，用于肝細(xì)胞癌的治療^[24]. 此外，Wong等在納米藥物遞送系統(tǒng)表面連接了3種不同的靶向肽. 這3種多肽可以同時(shí)靶向Epstein-Barr病毒核抗原EBNA1潛伏感染膜蛋白LMP1，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了癌細(xì)胞的檢測(cè)與靶向治療^[25]. Lee等制備了一種ErbB2靶向肽并將其連接到脂質(zhì)體上. 他們用該ErbB2靶向脂質(zhì)體負(fù)載抗癌藥物雷帕霉素，顯著改善了雷帕霉素的溶解性與藥代動(dòng)力學(xué)特征. ErbB2靶向肽修飾的脂質(zhì)體有可能成為治療ErbB2陽(yáng)性乳腺癌的有效藥物遞送系統(tǒng)^[26].

2 穿透肽

穿透肽進(jìn)入細(xì)胞的途徑主要有2種：胞吞途徑和直接穿透途徑. 在胞吞途徑中，首先磷脂雙分子層內(nèi)陷，并將穿透肽包裹起來(lái)形成小囊泡，從而進(jìn)入細(xì)胞中，或者依靠形成反向膠束進(jìn)入細(xì)胞中. 相比之下，直接穿透路徑就簡(jiǎn)單得多，一種是依靠穿透肽的極性直接在磷脂雙分子層上穿孔，另一種是穿透肽像地毯一樣鋪在磷脂雙分子層的表面，靠與磷脂雙分子層融合進(jìn)入細(xì)胞.

穿透肽是一類能攜帶大分子物質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞的多肽，其穿透能力不依賴于經(jīng)典的胞吞作用. 例如：具有螺旋結(jié)構(gòu)的陽(yáng)離子穿透肽與細(xì)胞膜表面上的陰離子官能團(tuán)相互作用，能夠促進(jìn)細(xì)胞膜的直接滲透作用或能量依賴的內(nèi)吞作用，從而引發(fā)細(xì)胞有效地吸收細(xì)胞穿透肽(圖4)^[27]. 將腫瘤靶向肽與細(xì)胞穿透肽結(jié)合，可以選擇性地將毒素或前藥分子靶向運(yùn)輸?shù)教囟ńM織和細(xì)胞中，從而提高治療效率，減少副作用^[28,29]. Makoto等設(shè)計(jì)了一種具有兩親性螺旋結(jié)構(gòu)的穿透肽，這種肽依賴其兩親性螺旋結(jié)構(gòu)可以高效地將核酸遞送到人肝癌細(xì)胞中^[30].

Fig. 4  Schematic diagram of penetrating peptides into cells.

Langel課題組結(jié)合乳腺腫瘤靶向肽(PEGA, (cCPGPEGAGC)/CREKA)和穿透肽^[31]設(shè)計(jì)并制備了具有腫瘤細(xì)胞特異性的嵌合肽，可顯著增強(qiáng)藥物遞送能力(圖5(a)). LyP-1 (CGNKRTRGC)^[32]和HN-1 (TSPLNIHNGQKL)^[33]也是這類嵌合肽(圖5(b)和5(c))，它們可以選擇性地識(shí)別頭頸部鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞和前列腺癌細(xì)胞，同時(shí)具有穿透被識(shí)別組織細(xì)胞膜的能力. 這種具有雙重功能的多肽已經(jīng)成為靶向腫瘤治療領(lǐng)域非常重要的藥物遞送系統(tǒng). 此外，陽(yáng)離子雙親性穿透肽還可以通過(guò)靜電相互作用與陰離子生物大分子(如DNA和RNA)相互作用，形成納米級(jí)離子復(fù)合物，用來(lái)傳遞基因和核酸.

Fig. 5  The molecular structures of functional peptides: (a) PEGA, (b) LYP-1, (c) HN-1.

3 響應(yīng)肽

響應(yīng)肽通常指在外界環(huán)境變化(例如pH、酶、溫度和氧化還原反應(yīng))時(shí)做出的分子結(jié)構(gòu)或組裝結(jié)構(gòu)改變的多肽. 近年來(lái)，抗體藥物偶聯(lián)物(ADC)通過(guò)響應(yīng)肽實(shí)現(xiàn)釋放藥物的研究越來(lái)越多^[34~37]. Advani等構(gòu)建了一種ADC，將DNA損傷反應(yīng)抑制劑AZD7762連接到馬來(lái)酰亞胺基己?；?纈氨酸-瓜氨酸-對(duì)氨基芐基氨基甲酸酯(MC-VC-PABC)這種典型的包含響應(yīng)多肽的分子上，再將其連接到西妥昔單抗上. 這種ADC經(jīng)過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用后，再由溶酶體內(nèi)組織蛋白酶B裂解MC-VC-PABC分子內(nèi)的纈氨酸-瓜氨酸二肽以釋放藥物AZD7762. 在聚焦靶向電離輻射的作用下，該藥物顯著增強(qiáng)了對(duì)癌細(xì)胞的殺傷力，同時(shí)還具有放射增敏的作用^[38]. Chen等構(gòu)建了靶向凝血肽(GNQEQVSPLTLLKXC，稱為A15)修飾的聚(L-谷氨酸)-馬來(lái)酰亞胺聚(乙二醇)/康普瑞汀A4綴合物(A15-PLG-CA4)，并建立了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)機(jī)制放大納米治療性腫瘤歸巢的策略. 具體而言，A15是谷氨酰胺轉(zhuǎn)移酶(FXIIIa)的底物，該酶通過(guò)FXIIIa催化的谷氨酰胺轉(zhuǎn)移與血凝塊結(jié)合，引導(dǎo)A15-PLG-CA4進(jìn)入腫瘤，從而在腫瘤中釋放更多的CA4. 腫瘤歸巢的A15-PLG-CA4可激活更多的FXIIIa(靶標(biāo))，并用于A15肽的轉(zhuǎn)谷氨酰胺化作用. 另外，由于FXIIIa可以很容易地被循環(huán)中的納米藥物所利用，A15-PLG-CA4可以選擇性地增加腫瘤中靶標(biāo)數(shù)量，這種自我放大的靶向腫瘤策略為開發(fā)有效靶向腫瘤能力的下一代納米治療藥物開拓了道路^[39].

在響應(yīng)肽納米遞送系統(tǒng)中，Nishimura等報(bào)道了一種可以促進(jìn)溶酶體逃逸的多肽GALA (WEAALAEALAEALAEHLAEALAEALEALAA)，結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖6(a)^[40]. 該多肽為兩親性的pH敏感型多肽，當(dāng)pH為7時(shí)由于負(fù)離子的排斥力，GALA肽呈無(wú)規(guī)則的卷曲結(jié)構(gòu)，當(dāng)pH為5時(shí)由于谷氨酸殘基被質(zhì)子化而呈α螺旋結(jié)構(gòu). 如果將GALA肽偶聯(lián)到生物納米微囊表面，可以使生物納米微囊獲得溶酶體逃逸的能力，從而提高攜載藥物的胞內(nèi)輸運(yùn)效率. 低pH插入肽(pHLIP)是一種潛在的特異性靶向腫瘤的系統(tǒng)，它不依賴于腫瘤特異性抗原的表面表達(dá)，而是一種基于pH的遞送系統(tǒng). 它利用腫瘤微環(huán)境的酸性條件來(lái)選擇性遞送藥物. Phalloidin和α-amanitin是不能穿透細(xì)胞膜的極性環(huán)狀毒素，可作為細(xì)胞增殖抑制劑和抗癌劑. 盡管它們具有抗癌特性，但由于缺乏腫瘤細(xì)胞特異性，而且無(wú)法穿透細(xì)胞膜，因此它們不能在治療中使用. 這些毒素與pHLIP簡(jiǎn)單偶聯(lián)后可以有效地被遞送到細(xì)胞質(zhì)中，并且在多種腫瘤模型中表現(xiàn)出很高的療效^[41]. 基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)是一類在侵襲性腫瘤部位高表達(dá)而在正常細(xì)胞中表達(dá)水平較低的腫瘤標(biāo)志物^[42]. MMP敏感的八肽pp(GPLGIAGQ) (圖6(b))的引入能夠使藥物遞送系統(tǒng)在MMP高表達(dá)的特定組織釋放藥物. Zhu等設(shè)計(jì)了一種MMP響應(yīng)型的多功能自組裝多肽聚合物PEG-ppTat-DOX (Tat為細(xì)胞穿透肽，DOX為阿霉素)，該多肽聚合物自組裝形成納米顆粒表面層由PEG構(gòu)成，可以避免載藥納米顆粒被快速清除，延長(zhǎng)其在血液中的循環(huán)時(shí)間. 當(dāng)藥物到達(dá)腫瘤周圍，MMP響應(yīng)肽pp被特異性剪裁，隨后釋放Tat-DOX. 此外，穿透肽Tat可以促進(jìn)小分子化療藥物DOX在腫瘤組織的吸收并增強(qiáng)化療藥物治療效果^[43].

Fig. 6  Schematic diagram of the molecular structure of response peptides (a) GALA and (b) pp.

4 組裝肽

20世紀(jì)70年代，法國(guó)科學(xué)家Lehn提出了“超分子化學(xué)”概念，即分子可以通過(guò)非共價(jià)相互作用，包括離子、疏水性、氫鍵和π-π堆疊等自組裝形成超分子結(jié)構(gòu). 多肽本身具有豐富的超分子作用：包括苯丙氨酸、亮氨酸等的疏水作用；帶正電的賴氨酸和精氨酸和帶負(fù)電的天冬氨酸和谷氨酸可以提供的靜電相互作用；連接多肽分子的酰胺鍵可形成分子內(nèi)或者分子間氫鍵. 這些豐富的超分子相互作用，可以使多肽自組裝形成納米結(jié)構(gòu)，從而提升多肽的生物學(xué)功能^[44]. 具有自組裝結(jié)構(gòu)的多肽納米材料比多肽本身具有更高的穩(wěn)定性、更長(zhǎng)的血液循環(huán)時(shí)間，更好的靶向性以及更佳的治療效果等^[45,46].

4.1 離體多肽水凝膠

利用多肽與藥物的結(jié)合物構(gòu)建的自組裝超分子凝膠，通過(guò)病灶局部的原位給藥，可以有效地增加藥物在病灶部位的濃度，延長(zhǎng)藥物的作用時(shí)間. 例如：Liu等成功設(shè)計(jì)并制備了一種通過(guò)I₃K (Ac-IIIK-NH₂，一種兩親性的自組裝肽)自組裝納米管，利用其自組裝性能構(gòu)建了高載藥量并且具有響應(yīng)釋放特性的納米遞送系統(tǒng)^[47]. Xu等設(shè)計(jì)了一種奧沙拉嗪三肽結(jié)合物，利用其自組裝性能成功制備了可實(shí)現(xiàn)藥物長(zhǎng)效控制釋放的超分子水凝膠^[48]. Chen等將非甾體抗炎藥酮洛芬與自組裝多肽相結(jié)合構(gòu)建了超分子納米凝膠藥物，用于關(guān)節(jié)炎的治療. 納米凝膠經(jīng)關(guān)節(jié)腔注射后可延長(zhǎng)滯留時(shí)間達(dá)30天以上，在更好地發(fā)揮藥效的同時(shí)具有更低的毒性^[49]. Zhong等設(shè)計(jì)并制備了一種八肽(FHFDFHFD)水凝膠，用來(lái)遞送抗癌藥物丹參酮. 該水凝膠具有優(yōu)異的機(jī)械性能、簡(jiǎn)單的凝膠化過(guò)程、可控的膠化時(shí)間和高可回收率，是一種有潛力的藥物遞送系統(tǒng). 以上經(jīng)典多肽水凝膠大多包含疏水氨基酸，如苯丙氨酸、異亮氨酸和親水氨基酸，如賴氨酸、天冬氨酸. 親水氨基酸提高多肽的水溶性，疏水氨基酸則拉近肽鏈，使多肽形成分子間氫鍵，最終形成纖維網(wǎng)絡(luò)水凝膠.

4.2 體內(nèi)原位組裝肽

如何將藥物精確高效地輸送到病灶中，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn). 自組裝多肽作為藥物遞送系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，有望實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)遞送. 能夠承受和適應(yīng)復(fù)雜的生物環(huán)境并實(shí)現(xiàn)自組裝過(guò)程的精準(zhǔn)調(diào)控是藥物遞送的關(guān)鍵^[50]，為此，研究者提出了體內(nèi)原位組裝的策略，根據(jù)驅(qū)動(dòng)組裝的因素可以分為以下幾類：

(1) 化學(xué)反應(yīng)誘導(dǎo)

Liang課題組設(shè)計(jì)了一種新型的多肽智能探針^[51]，如圖7所示，該探針?lè)肿覣cetyl-R-V-R- R-C(StBu)- K(18F-FB)-CBT (1)利用腫瘤細(xì)胞的還原環(huán)境和弗林蛋白酶進(jìn)行自組裝，形成放射性納米粒子(即1-NPs)，可增強(qiáng)荷瘤小鼠的microPET成像. 與無(wú)自組裝的多肽探針相比，注射相同劑量的多肽智能探針，荷瘤小鼠顯示出更高的藥物攝取和更慢的放射活性衰減. 所以，化學(xué)反應(yīng)誘導(dǎo)的自組裝多肽策略可以幫助研究人員在更長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)跟蹤重要的生物標(biāo)志物.

Fig. 7  Reduction and furin linkage control in situ condensation process and the process of assembly to form nanoparticles (Reprinted with the permission from Ref.[51]; Copyright (2015) Ivyspring International Publisher).

Wang等使用一種識(shí)別-反應(yīng)聚合(RRA)的策略在腎癌細(xì)胞(RCC)膜上構(gòu)建多肽超分子結(jié)構(gòu)，從而擾亂細(xì)胞膜的滲透性，同時(shí)增強(qiáng)腎癌細(xì)胞對(duì)化療藥物的敏感性. 此策略分為三步：首先，通過(guò)多肽P1-DBCO(SCYNTNHVPLSPKY-二苯并環(huán)辛炔)對(duì)RCC細(xì)胞膜表面的碳酸酐酶IX (CAIX)的靶向能力來(lái)識(shí)別RCC. 隨后引入多肽P2-N₃(N₃-APIAQKDELE-KLVFFAE-Cy)與P1- DBCO反應(yīng)生成多肽P3. P3是由疊氮基團(tuán)N₃和DBCO基團(tuán)反應(yīng)形成的，所以P3具有較強(qiáng)的疏水性，在其生成的同時(shí)可自組裝形成超分子結(jié)構(gòu). 自組裝多肽打破了細(xì)胞膜表面的親水-疏水平衡，擾亂其完整性和滲透性，使細(xì)胞可攝取更多的化療藥物阿霉素. 相比直接用阿霉素進(jìn)行治療，使用RRA策略進(jìn)行治療的阿霉素的IC₅₀降低了3.5倍，顯著抑制了小鼠的腫瘤生長(zhǎng)，抑制率增加了3.2倍^[52].

(2) 酶的裁剪

由于酶的特異性，酶參與誘導(dǎo)的自組裝也是一種有效的藥物遞送系統(tǒng). 無(wú)論細(xì)胞外環(huán)境還是細(xì)胞內(nèi)環(huán)境，磷酸酶都已被廣泛用于控制水凝膠的形成，被稱之為“酶促組裝”策略^[53]. Xu課題組通過(guò)酶促反應(yīng)可逆地調(diào)節(jié)了基于自組裝多肽的水凝膠. 他們還通過(guò)邁克爾加成反應(yīng)將阿霉素與馬來(lái)酰胺連接到一起，再通過(guò)酯-酰胺交換反應(yīng)將耦合物和紫杉醇連接到同一個(gè)肽鏈上，最后在堿性磷酸酶(ALP)的催化下進(jìn)行去磷酸化反應(yīng)后，自組裝形成穩(wěn)定的水凝膠，這項(xiàng)工作建立了共價(jià)連接的阿霉素和紫杉醇的遞送系統(tǒng)的新策略. 卟啉是一種具有自組裝性質(zhì)的疏水分子，它是一種可用于光熱療法和光聲成像的診療劑. Wang課題組設(shè)計(jì)了一種明膠酶響應(yīng)的紫嘌呤-18(P-18)多肽，該分子的序列是P18-PLGVRGRGD. 小鼠尾靜脈注射后，分子可以借助RGD配體靶向腫瘤部位，隨后由腫瘤微環(huán)境中過(guò)表達(dá)的明膠酶選擇性的裁剪. 剪切后生成的P18-PLG可以自組裝形成納米纖維，表現(xiàn)出更強(qiáng)的光聲成像信號(hào)和更好的光熱治療效果. 這種方法被稱之為“體內(nèi)自組裝”策略^[54].

Wang課題組還制備了一種能夠增強(qiáng)靶向藥物富集和滯留的可形貌轉(zhuǎn)化的多肽材料CPT-LVFFGFLG-PEGRGD(CPT-LFPR)，圖8展示了其作用原理. 納米顆粒(CPT-LFPR)經(jīng)靜脈注射到荷瘤小鼠體內(nèi)，通過(guò)靶向多肽的作用在特定組織積累，在組織蛋白酶CtsB (CtsB，在多種腫瘤中過(guò)表達(dá)的一種溶酶體蛋白酶)的作用下選擇性地剪裁特定多肽，從而脫掉PEG-RGD外殼，使得殘基重組裝形成具有β折疊結(jié)構(gòu)的纖維. 這些纖維在腫瘤中可以作為“種子”，加速后續(xù)的納米粒子轉(zhuǎn)化速率，進(jìn)一步增加藥物在腫瘤細(xì)胞中的富集和滯留，能夠在體原位構(gòu)建出纖維藥物庫(kù). 最后，納米纖維能夠在腫瘤細(xì)胞內(nèi)持續(xù)釋放藥物，有效抑制腫瘤生長(zhǎng). 通常，基于成核的自組裝動(dòng)力學(xué)行為的特征包括緩慢成核期和快速生長(zhǎng)期，其中成核期是速控步驟. 該研究通過(guò)添加“種子”跳過(guò)了成核過(guò)程，加速了纖維的增長(zhǎng)，因此該策略可用于快速構(gòu)建納米多肽藥物遞送系統(tǒng)^[34].

Fig. 8  Kinetic behavior of nucleated self-assembly. (Reprinted with the permission from Ref.[34]; Copyright (2019) American Chemical Society).

(3) pH值

腫瘤細(xì)胞具有較高的糖酵解速率，其產(chǎn)物為乳酸. 所以大多數(shù)腫瘤周圍的環(huán)境比正常生理環(huán)境pH(7.4)酸性更高，通常pH在5.5~6.5之間. 因此可以通過(guò)酸不穩(wěn)定的材料將藥物與納米遞送系統(tǒng)結(jié)合或通過(guò)將藥物封裝在pH依賴的遞送系統(tǒng)中而釋放出來(lái). 據(jù)報(bào)道L-苯丙氨酸二肽是一種有效的水凝膠劑，它具有較好的生物相容性，而且L-苯丙氨酸二肽在酸性條件下可以自組裝成超分子水凝膠^[55]. 此外，Stupp等開發(fā)了一種pH敏感的自組裝多肽，pH的變化可以調(diào)控自組裝肽兩親物(PAs)的納米結(jié)構(gòu)的形狀. 通過(guò)在肽鏈的脂肪族尾基上引入pH敏感的低聚組氨酸序列(H₆)的方法，研究者設(shè)計(jì)了2種自組裝形態(tài)不同的PAs，一種是納米纖維(PA1)，另一種是球形膠束(PA2)，分子結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖9. 在酸性溶液中，組氨酸殘基質(zhì)子化，這時(shí)組氨酸的正電荷會(huì)破壞纖維形成β-折疊所需氫鍵并導(dǎo)致PA1纖維的分解. PA2是球形膠束，在組氨酸質(zhì)子化時(shí)由于靜電排斥作用破壞了膠束的穩(wěn)定性導(dǎo)致膠束解散. 這2種解散都是可逆的，當(dāng)溶液pH恢復(fù)中性，單體分子會(huì)重新自組裝成為纖維或球形膠束. 2種膠束相比，纖維型膠束具有更好的藥物封裝性能^[56].

Fig. 9  Schematic diagram of the molecular structure of pH-responsive peptides: (a) PA1 and (b) PA2.

Wang等提出了一種可pH響應(yīng)的自組裝多肽(圖10)，這種多肽在pH值為7.4時(shí)會(huì)自組裝成納米粒子(NPs). 靜脈注射后，這些NPs會(huì)通過(guò)被動(dòng)靶向機(jī)制富集在腫瘤區(qū)域，由于腫瘤微環(huán)境的pH值較低，NPs在酸性環(huán)境下可以形成納米纖維結(jié)構(gòu)(NFs). 同時(shí)這個(gè)NFs的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以通過(guò)疏水或者π-π相互作用捕獲一些小分子物質(zhì)，最終實(shí)現(xiàn)了疏水藥物分子在腫瘤區(qū)域富集和滯留，進(jìn)而提高了治療效果^[57].

Fig. 10  Schematic diagram of pH- responsive peptide in situ deformation and drug loading (Reprinted with the permission from Ref.[58]; Copyright (2017) WILEY-VCH).

(4) 配受體相互作用

纖粘連蛋白FN (fibronectin)是將細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)ECM (extracellular matrix)中的膠原纖維連接起來(lái)的重要的組分. FN由細(xì)胞分泌，隨后與整合素受體結(jié)合形成天然的纖粘連蛋白纖維. FN纖維的形成是由于細(xì)胞表面的受體和FN的配體相互作用引發(fā)的原位組裝過(guò)程. Wang等利用BP-KLVFF-RGD(圖11(a))多肽模擬FN纖維化過(guò)程，在整合素過(guò)表達(dá)的U87細(xì)胞表面將BP-KLVFF-RGD從納米顆粒轉(zhuǎn)變?yōu)榧{米纖維，原位形成的納米纖維可能導(dǎo)致細(xì)胞失巢凋亡^[58].

Fig. 11  The molecular structure of response peptides: (a) BP-KLVFF-RGD, (b) NBD-FFYEGK and (c) NBD-FFYEEGK.

萬(wàn)古霉素由于可以特異性結(jié)合革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的細(xì)胞壁，通常用來(lái)診斷和治療細(xì)菌感染^[59]. Xu課題組報(bào)道了第一種抗生素凝膠劑：萬(wàn)古霉素-芘(Van)，這種抗生素甚至對(duì)耐萬(wàn)古霉素的腸球菌也顯示出有效的抗菌活性^[60]. 與此同時(shí)，Yang等分別比較了2種NBD-Van偶聯(lián)物NBD-FFYEGK(Van)和NBD-FFYEEGK(Van)的抑菌能力，其結(jié)構(gòu)式見(jiàn)圖11(b)和11(c). 研究發(fā)現(xiàn)，肽-Van偶聯(lián)物的抗菌活性取決于其自組裝能力，細(xì)菌表面的自組裝能力越強(qiáng)，抗菌活性就越大^[61].

自組裝肽具有靈活的響應(yīng)能力，基于自組裝肽的組裝前體可以通過(guò)pH變化、酶反應(yīng)、化學(xué)反應(yīng)和生物表面受體誘導(dǎo)等方法自組裝成各種納米藥物遞送系統(tǒng)^[62]. 研究者可以根據(jù)不同需求更加精確地選取組裝多肽用于藥物遞送系統(tǒng). 自組裝多肽性質(zhì)的引入可以賦予多肽藥物更高的生物活性^[63]、特殊的環(huán)境響應(yīng)性^[64]、緩慢釋放特性和更強(qiáng)的穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)^[65]. 自組裝肽的諸多優(yōu)點(diǎn)使其在藥物遞送系統(tǒng)中展示出巨大潛力^[66~72].

5 總結(jié)與展望

本文綜述了多肽類藥物遞送系統(tǒng)的研究進(jìn)展. 基于多肽的藥物遞送系統(tǒng)具有良好的生物相容性、豐富的官能團(tuán)、固有的生物活性以及特異的靶向性等優(yōu)點(diǎn). 多肽在藥物遞送系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，迄今為止，關(guān)于多肽藥物遞送系統(tǒng)的研究大多是基于其靶向性或穿透性等固定屬性，而響應(yīng)肽及組裝肽在內(nèi)源性或者外源性刺激下更加智能更加精準(zhǔn)的遞送藥物還有待進(jìn)一步的研究. 利用體內(nèi)天然化工廠的條件，即物理化學(xué)刺激因素調(diào)控藥物遞送及釋放策略顯然已經(jīng)成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn).

多肽類藥物遞送系統(tǒng)雖然已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但仍需克服幾個(gè)問(wèn)題，例如：多肽的易降解性；體內(nèi)循環(huán)半衰期短；如何精確控制多肽納米遞送系統(tǒng)的尺寸和形態(tài)；響應(yīng)多肽的敏感性；精準(zhǔn)控制體內(nèi)行為等. 因此開發(fā)長(zhǎng)循環(huán)、抗黏附、特異性靶向以及精準(zhǔn)高效組裝多肽成為未來(lái)研究的重點(diǎn). 我們相信多肽類藥物遞送系統(tǒng)將來(lái)一定可以實(shí)現(xiàn)臨床轉(zhuǎn)化.