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多肽分子在肿瘤研究中的应用

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第33卷第11期 2014年11月 绵阳师范学院学报 Journal of Mianyang Normal Univers Vo1.33 No.1l Nov.,2014 多肽分子在肿瘤研究中的应用 王 瀚 (陇南师范高等专科学校生命科学与技术系,甘肃陇南摘742500) 要:多肽是一类功能较强的生物活性分子.在细胞的生长、发育及细胞信号传递等方面扮演着重要角色. 其具有分子量小、抗肿瘤特异性强且免疫原性较低等特性,已引起了人们的极大关注.多肽分子来源广泛,目前主 要通过化学合成、生物体内提取及噬茵体肽库筛选技术等途径获得.靶向性多肽分子是一类值得关注的分子,通过 与某些功能分子的偶联后作为分子探针,可实现肿瘤的靶向性诊断与治疗.主要综述了多肽分子在抗肿瘤研究过 程中的应用途径及其前景. 关键词:多肽;抗肿瘤;分子探针;靶向性 中图分类号:R730.54 文献标志码:A 文章编号:1672-612x(2014)11-0053-04 多肽是一类由10—50个氨基酸残基组成的生物活性物质.目前,小分子多肽主要来源于天然产物或生 物体自身,也有部分通过肽库筛选或人工合成获得.生物体内,多肽分子广泛分布于各类组织中,对生物体 的各项生理功能起着重要的调节作用.多肽分子具有分子量小、免疫原性较低及结构易于修饰等特点.目 前在抗肿瘤研究领域,多肽分子以其独特的抗肿瘤活性引起了人们的极大关注. 1抗肿瘤多肽分子 1.1抗肿瘤多肽分子的来源 1.1.1 生物源多肽分子 目前,生物来源尤其是动植物体内提取的抗肿瘤多肽分子的研究报道较多.闫 琦涛等…研究了蚕蛹蛋白多肽液的抗肿瘤作用.研究发现,蚕蛹液浓度越高对于肿瘤细胞的抑制作用越 强.而且,肿瘤细胞总蛋白的含量随着该溶液浓度的增加而逐渐降低,并呈剂量抑制效应.而且还对肿瘤细 胞A549和Kerr一3具有周期阻滞作用.孙秀娥等 研究了大枣多肽裂解液的抗肿瘤作用.将该裂解液注射 人荷瘤小鼠体内,一段时间后测量小鼠相关生化指标,研究结果显示,该裂解液对肉瘤(S180)、肝癌 (Hep)、胃癌(MFC)等荷瘤小鼠的肿瘤生长具有明显的抑制作用.郑国兴等 将文蛤肉通过胰蛋白酶酶解 后得到了文蛤多肽粉.利用多肽粉进行体外抗肿瘤研究,研究结果表明,该物质对人肝癌细胞SMMC一7721 具有显著的杀伤作用.具有明显的体外抗肿瘤效果.动物尤其是昆虫体内也可产生一些具有较强抗菌活性 的多肽,经研究表明,部分活性多肽还具有较好的抗肿瘤活性,如Zhang等 从家蝇蛹中分离提取得到一个 多肽分子,研究发现该肽并不是通过细胞毒活性促细胞凋亡,而是通过JNK和AKt介导的NF—KB信号通 路诱导HepG2细胞的凋亡. 从植物内共生真菌体内也可获得活性功能多肽.Ebrahim等人从产自中国海南岛的一种植物体内提取到两 个新的多肽,通过化学结构鉴定并通过抗癌活性分析,发现这两个新的多肽分子对肿瘤细胞株L5178Y表现出较 好的细胞毒活性,其Ec∞值为0.1—6.7 Oec'mLL4J.除了陆地常见的各类生物体内提取的多肽类物质外,海洋动物 如海绵动物、软体动物及一些被囊类动物等 体内提取的多肽活性物质也引起了人们的极大兴趣.体外研究表 明,这些物质对多种肿瘤细胞株如HeLa、AGS和DLD一1等均具有较好的细胞毒活陛. 1.1.2化学合成多肽分子多肽分子的化学合成是多肽类药物研究的重点.天然多肽分子经分离、提取 及鉴定后,人们依据其结构特点,经构效关系研究后以药物筛选模型筛选得到活性较好的分子,在此基础 收稿日期:2014—06—10 基金项目:陇南师专2014年重点科研项目(2014LSZK01003) 作者简介:王瀚(1975一),男,甘肃西和人,博士,副教授.研究方向:肿瘤分子细胞生物学 第33卷 绵阳师范学院学报(自然科学版) ・54・ 上进一步进行结构修饰得到具有较好抗肿瘤活性的多肽分子.除了这种全合成的研究策略之外,通过化学 手段进行抗肿瘤多肽分子的结构修饰使之具有较好的靶向特异性进而提高疗效也是目前研究较多的领域 之一,这为靶向性抗肿瘤药物的开发奠定了基础.Zhao等 将所获得的一个靶向多肽分子与聚乙烯亚胺一 壳聚糖(chitosan—linked polyethylenimine,CP)相偶联.研究结果显示,该分子可作为一种有效的靶向基因 载体,具有高效、低毒的特点.体内研究表明,通过该基因载体导入的治疗基因白介素一12能够有效提高其 抗肿瘤效果.玫瑰树碱(ellipticine)由于其较高的疏水性和毒性了其在抗肿瘤方面的应用.Wu等_8]将 该药物封装于由自组装多肽EAK16一II形成的胶囊中,研究表明,这种方式的处理效果与单独使用药物相 比具有降低药物毒性、提高细胞吸收率的特点.Leurs等 分别将两种抗肿瘤药物(daunorubicin和metho. trexate)与两种GnRH—III的衍生物相偶联.发现同时偶联两种不同抗癌药物的分子与单独使用任何一种 的分子相比,其体外抑制细胞增殖的能力更强. 1.1.3 通过噬菌体展示技术筛选获得多肽分子噬菌体展示随机肽库技术是一项高效筛选特异性多肽的研 究技术.该技术可在靶标未知的情况下筛选得到靶向多肽分子,目前已经用于生物技术的各个领域.通过该项 技术筛选的多肽分子除了具有较好的靶向特异性之外.部分分子由于其特殊的理化性质及作用机制,可有效 实现对肿瘤细胞的杀伤作用.Li等 通过噬菌体展示技术,筛选出一个具有22个氨基酸残基的多肽分子 sp22,结果发现,该多肽分子能够特异结合于人CD59蛋白,可有效较低CD59的表达水平,进而下调Bcl一2基 因的表达水平,进而激活Fas和caspase一3的表达,最终促进MCF一7细胞的凋亡进程.在前列腺癌患者体内, 高水平的PSA可以通过抑制肿瘤血管的生成进而降低肿瘤发展的进程.Mattsson等人 通过噬菌体展示技术 获得两个能够提高PSA酶活性的多肽c4和B2,这两个多肽分子与PSA的联合使用可使肿瘤的血管再生指数 下降7O%,这项研究表明通过使用多肽分子提高PSA酶活性可有效抑制肿瘤的血管生成,最终抑制肿瘤的增 生.Qin等人¨ 通过噬菌体展示技术筛选到一个具有较好靶向性的多肽分子SPRPRHTLRLSL,该多肽可特异 结合于人转铁蛋白受体1(TfR1),研究结果进一步表明,该多肽分子能够特异结合于TfR1阳性的肿瘤细胞,预 示该多肽分子有望作为一种重要的靶向多肽用于肿瘤的早期诊断和治疗. 1.2多肽分子的抗肿瘤作用机制 多肽可以通过增强机体的免疫能力、抑制肿瘤血管的生成及抑制肿瘤细胞的转移来实现其较好的抗 肿瘤作用¨ .多肽分子实现抗肿瘤作用的机理主要有:①透膜活性.大部分肿瘤细胞表面带有净负电荷, 因而,当带较多正电荷的多肽分子与肿瘤细胞结合后,可穿膜进入细胞,进而引发细胞启动凋亡程序,产生 较好的抗肿瘤活性.此外,部分多肽分子特殊的二级结构也会提高多肽分子的膜穿透活性,产生抗肿瘤效 果.②多肽分子的细胞毒活性.目前,抗肿瘤多肽除了特异性地作用于药物靶点外,部分多肽分子具有的细 胞毒活性也有助于杀伤肿瘤细胞.③作用于相应的信号通路.目前认为,诱发细胞凋亡主要有3条信号通 路,分别为内源线粒体通路、内源内质网通路以及以Fas和TNFR为代表的外源死亡受体信号转导途 径_】 .通过筛选的多肽分子可与细胞内外特异受体相结合,通过调节相关基因的表达,诱导细胞启动凋亡 程序,产生抗肿瘤功效. 2肿瘤靶向多肽 2.1靶向多肽作为药物载体 多肽分子也可以通过偶联其他具有缓释作用的物质,有效地控制药物在体内的释放.一方面,靶向多 肽分子具有较好的靶向性,它可以实现药物分子的靶向递送,另一方面通过缓释作用还可有效控制药物载 体内的释放.不仅提高了药物分子的靶向作用,还可有效增强疗效.目前使用的药物控释制剂有多种类型, 主要包括微胶囊、微粒、微球、微乳液、海绵、纤维、水凝胶、脂质体、纳米粒子等¨ . 周正源等 通过孵育插入法将带有多肽的脂质分子插入脂质体表面,通过尾静脉注射的方法将其注 入荷瘤小鼠体内,之后扫描小鼠给药前后各时间点,并将其图像进行处理后计算相关参数.研究结果表明, 表面多肽分子较多的脂质体较未修饰的脂质体在肿瘤组织中的聚集量增多,停留时间较长.体现出较 好的靶向特异性.冯丽娜等¨ 通过噬菌体肽库筛选技术获得了一条能够NCI—H460细胞特异性结合的靶 向多肽分子.通过将其与修饰的聚酰胺一胺型(Polyamidoamine,PAMAM)树枝状高分子材料连接制备纳米 ・55・ 王瀚:多肽分子在肿瘤研究中的应用 第11期 靶向药物载体(PAMAM—Ac—FITC—LCTP).研究表明,该载体分子对阿霉素等药物具有明显的缓释作用, 该多肽分子有望作为一个重要的分子载体用于药物的特异性靶向递送.Kelly等 利用噬菌体展示肽库技 术获得一个结肠癌特异多肽分子CPIEDRPMC,通过与线粒体毒素分子结合,可显著抑制人结肠癌细胞 HT29细胞的增殖.He等 通过噬菌体展示技术获得了一个特异性结合肽CSNIDARAC,研究表明,该肽和 携有Doxorubicin的脂质体共同作用肿瘤细胞时,可有效抑制肿瘤细胞的增殖.在肿瘤的治疗过程中,联合 用药也有望提高治疗效果.目前,作为药物载体的靶向多肽主要有iRGD 、TAT 等.Sugahara等人研究 发现,iRGD特异表达于肿瘤血管的内皮细胞,但在肿瘤组织中iRGD可被蛋白水解酶分解为CRGDK/R.水 解后该肽失去了与整合素结合的特性,同时由于条件性调节序列的c末端的暴露却能有效增加与neuropi— lin一1(NRP一1)的亲和力.因此,注射iRGD能够促进许多小分子药物的治疗效果 . 2.2靶向多肽与分子探针 在肿瘤的早期诊断过程中,特异性分子探针的选择对于提高诊断的准确性及安全性至关重要.靶向多 肽分子通过偶联荧光素、放射性物质、量子点等物质作为特异性分子探针,应用一些灵敏的检测手段实现 肿瘤的分子成像. 肿瘤在机体内疯狂增殖的过程中,需要大量营养物质和氧气的供应,肿瘤的血管生成是肿瘤得以增生 的保证.因此,对肿瘤血管生成水平的检测有望实现肿瘤的早期诊断.RRL多肽能够特异结合于肿瘤血管 内皮细胞,该多肽与放射性物质131I偶联后,可用于SPECT成像 .细胞表面的部分特殊分子是实现细胞 之间相互识别的主要媒介物质.这些表面的粘附分子经切割形成的分子片段可以用以肿瘤表面特异性分 子的识别及分子成像.Susan等 报道了一种重要的分子探针SBK2,该探针可以检测到已转移弥散的脑胶 质瘤细胞.还可利用cryo—imaging技术实现三维成像.该项技术对于人脑胶质瘤的早期诊断具有重要的临 床意义.Ueda等 合成了四个多肽探针用于胰管癌的成像研究,发现(123)I—IFMDV2可作为一个具有潜 力的SPECT探针,用于胰管癌中整合素av[ ̄6的分子成像.我们实验室也利用利用噬菌体展示技术获得了 个较为特异的多肽分子,以FITC标记后作用于人结肠癌细胞.结果揭示,该肽具有较好的特异性,有望 开发为一种重要的分子探针用于人结肠癌的早期诊断 .卢霞等 设计合成了分子结构更小的多肽RRL 一(g2),以放射性核素99mTc标记后得到新型优化肿瘤新生血管分子探针.静脉注射分子探针后30 min后 发现该探针在肿瘤中具有摄取率较高及稳定性较强的特点,具有潜在的应用价值. 总之,分子探针具有靶向性强、灵敏性高的特点,目前,人们通过多种方法筛选到许多靶向肽,这些肽 经进一步偶联一些标记分子,如FITC、Cys5或同位素等,有望实现肿瘤的分子成像.目前,随着现代生物工 程技术的发展以及分子探针的深入研究,已经开发出多种类型、灵敏且功能强大的检}贝0仪器.相信随着分 子生物学技术及生物工程技术的不断发展,这类分子探针最终会被用于临床,为人类造福. 参考文献: [1] 闫琦涛,曹柏营,昌友权.蚕蛹蛋白多肽液抗肿瘤作用的实验研究[J]食品科学,2008,29(18):588—590. 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