癌症仍是威胁人类生命和健康的主要疾病之一。目前, 如何实现肿瘤精准诊疗是癌症治疗的最大挑战。前体药物利用靶向分子的肿瘤特异性将抗癌药物靶向递送至肿瘤部位, 能够有效提高药物生物利用度、治疗效果和安全性, 是当前抗癌药物的研发热点。前药的靶向分子主要有核酸适体、聚合物、抗体、多肽等, 其中多肽具有生物相容性好、降解性能可控、生物体内响应性高和制备方法简单易行等优点, 被广泛用来构建多肽-药物键合物 (peptide drug conjugates,PDC) 前药, 实现对肿瘤的靶向治疗。近年来, 随着噬菌体肽库技术和多肽标准固相合成技术的发展, 越来越多的靶向多肽被发现和有效合成修饰, 为PDC 的发展提供了有力支持。

　　本文简要介绍了PDC 能型多肽和连接子的种类及功能, 并详细论述了PDC 在化学疗法、免疫疗法和光动力疗法在肿瘤靶向诊疗中的应用, 最后总结了PDC 药物开发所面临的困难。

　　多肽是一类由几个或几十个氨基酸按一定顺序通过酰胺键连接的功能性片段, 具有特殊生理功能, 能被机体吸收并参与细胞代谢｡虽然组成多肽的天然氨基酸只有20 种, 但通过分子设计和氨基酸不同排列组合依然能产生许多种功能型多肽, 能在细胞水平上调控的各种生理功能[1,2]｡相比于传统的生物医用载体, 多肽具有肿瘤细胞靶向功能､细胞渗透功能､促凋亡功能､肿瘤微环境响应性高等优点[3-6]｡值得注意的是, 由于多肽链段上氨基酸残基具有不同的化学结构, 多肽可利用其肽键间氢键作用及氨基酸残基之间的疏水性作用､静电作用､氢键作用及π-π 堆积作用等有效实现分子自组装, 形成有序的超分子拓扑结构, 如纳米管､纤维､囊泡､片层等[7], 展现出单分子或分子低聚体所没有的特性｡此外,多肽具有生物相容性好, 生物体内响应性高的特性, 基于多肽自身的结构特点和化学修饰引入特殊功能基团所设计的载体材料具有独特的生理功能, 如pH 响应性､酶响应性等｡因此, 各种功能型多肽被研究者广泛用于构建多肽-药物键合物 (peptide drug conjugates, PDC), 实现对肿瘤的靶向治疗[8-10]｡

　　PDC 由功能多肽､连接子､细胞毒性药物3 个模块组成, 其组成与作用机制均与抗体偶联药物 (antibody drug conjugates, ADC) 相似｡此前, 已有大量基于抗体的ADC 药物分子得到了广泛研究和临床应用发展, 但基于多肽的PDC 药物分子显示出了更大优势｡由于ADC 的大分子尺寸, 基于抗体的ADC 药物分子在肿瘤组织中的穿透性､通透性和滞留效应 (enhanced permeability and retention effect, EPR)､免疫原性和体循环稳定性等方面往往不如人意｡相比于ADC 或其他大分子聚合药物, PDC 分子体积小, 在肿瘤穿透､EPR 效应等方面有更大优势, 并且部分靶向多肽可改变入胞机制, 克服肿瘤细胞的多药耐药性, 实现对耐药肿瘤的有效凋亡[11]｡目前, 众多的研究者热衷于使用化学疗法､免疫疗法､光动力疗法(photodynamic therapy, PDT) 甚至两种方法协同作用治疗肿瘤｡无论是哪一种疗法, 如何将药物精准递送至肿瘤部位, 减少药物在非肿瘤部位的过早释放都是重中之重｡基于多肽的肿瘤细胞靶向性､刺激响应性､可控自组装等特性, PDC 在实现肿瘤精准诊疗上有巨大潜力｡本文将综述用于构建PDC 的多肽和连接子的种类与功能, 具体论述PDC 在肿瘤的化疗､免疫疗法､PDT 的研究进展 (图1), 并对PDC 用于肿瘤精准治疗的前景进行了展望｡

　　研究表明[12], 肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞表面的各种受体表达状态与正常细胞相比有不同程度的差异。并且肿瘤微环境在有氧呼吸、血管生成及代谢状态等方面与正常组织相比有显著不同, 具体表现为酸中毒、谷胱甘肽 (glutathione, GSH) 表达异常、基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase, MMP) 表达异常等[13]。因此, 肿瘤细胞表面、肿瘤血管内皮细胞表面和肿瘤微环境高表达受体的配体多肽具有对肿瘤组织的天然靶向性。此外, 许多多肽对细胞中的各种亚细胞器也具有靶向性, 如核定位信号肽[14]、线]等。当细胞毒性药物与这些靶向肽结合时, 可被靶向递送至肿瘤组织, 提高药物生物利用度和治疗效果, 有效避免药物对正常细胞的损伤, 降低药物的全身系统毒性。

　　在肿瘤细胞凋亡过程中, 肿瘤治疗肽起着必不可少的作用, 如半胱天冬蛋白酶家族 (cysteinyl aspartate specific proteinase, caspase) 可通过破坏多种抗凋亡的因素发挥作用, 被激活后可切断与其特异性识别的靶蛋白多肽, 导致程序性细胞死亡; 肿瘤抗原衍生的肽能通过细胞表面被称为人类白细胞抗原 (human leukocyte antigen, HLA) 的特殊分子呈递给免疫系统, 引起免疫应答导致肿瘤细胞凋亡。其中, 表1[16-43]总结了被应用于PDC 研究的各类靶向肽。

　　肿瘤细胞在遗传上存在不稳定性, 常常会对细胞毒性药物产生耐受性, 是癌 症治疗失败的主要原因之一。在以肿瘤细胞为靶标筛选靶向肽时, 体外培养的肿 瘤细胞会丢失一些肿瘤细胞特异性分子或产生肿瘤细胞中并不存在的分子, 不 利于靶向肽的筛选。相反, 肿瘤血管内皮细胞在遗传上很稳定, 不易引起耐药性, 是靶向肽筛选的理想目标。在众多的肿瘤血管靶向肽中, 研究最多的就是含精氨 酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的多肽 (Arg-Gly-Asp, RGD) 和含天冬酰胺-甘氨酸-精 氨酸序列的多肽 (Asn-Gly-Arg, NGR)。其中, RGD 肽可被整合素αvβ3 受体识别, 可用来靶向肿瘤血管整合素受体。整合素αvβ3 在肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞处 有高表达, 对肿瘤的侵袭转移、血管生成起着重要作用, 因此整合素αvβ3 成为许 多抗肿瘤药物的绝佳靶点。NGR 肽识别并结合的受体为肿瘤血管内皮细胞中过 表达的CD13 酶, 具有较好的肿瘤血管靶向性。CD13 是一种跨膜蛋白酶, 在大部分肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞中过量表达, 是影响肿瘤血管生成的重要因素。

　　肿瘤的生长增殖、侵袭转移对营养物质的需求量极大, 导致肿瘤血管结构与功能 与正常血管差异较大。因此, 通过靶向肿瘤血管内皮细胞来递送药物至肿瘤组织, 有效避免对正常组织的损伤, 也是一种具有极大潜力的肿瘤靶向治疗策略。

　　本课题组前期研究发现[45], 以RGD 肽作为靶向分子, 与caspase-3 响应性多 肽DEVD、光敏剂原卟啉(protoporphyrin IX, PpIX) 和一个荧光共振能量转移荧 光团对构建了一种肿瘤靶向荧光探针P-PpIX。归功于RGD 的靶向作用, 荧光探 针可富集于整合素αvβ3 过表达的肿瘤组织。对肿瘤区域进行光照可触发PpIX 的 PDT 诱导肿瘤细胞凋亡, 进而激活caspase 酶。被激活的caspase-3 能进一步切割 DEVD, 使荧光共振能量转移过程终止, 从而恢复荧光信号。该方法有效提高了 肿瘤PDT 的疗效并为肿瘤细胞凋亡过程提供实时反馈。

　　由肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞和细胞外间质组成的肿瘤微环境, 在有氧呼吸、血管生成及代谢状态等方面与正常组织相比有显著不同。肿瘤组织微环境主要生理特性有微酸性、细胞内外巯基物质浓度差异、部分酶过量表达、低氧等。

　　因此, 肿瘤微环境与正常细胞的明显差异为肿瘤靶向治疗提供了更多的有效靶点选择。在众多肿瘤微环境响应肽中, 酶敏感肽、pH 敏感肽[46]和还原敏感肽被研究者广泛应用。例如, MMP 家族参与重要的生理和病理过程, 在正常组织中仅少量存在, 但在肿瘤微环境中过度表达, 对肿瘤细胞侵袭转移起至关重要的作用。Qiu 等[47]利用含有MMP-2 敏感多肽GPLGLAG 的可活化细胞穿膜肽(activatable cell-penetrating peptide, ACPP) 作为桥梁将PpIX 修饰到金纳米棒(gold nanorods, GNRs) 表面, 得到GNR-ACPP-PpIX 纳米递药体系。由于ACPP独特的U 型结构和GNRs 的强近红外区光吸收, PpIX 的光活性被抑制。当该纳米体系到达肿瘤组织后, 嵌合肽中的GPLGLAG 多肽序列被MMP-2 降解, 聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG) 外壳脱落, 细胞穿膜肽暴露, PpIX 的光活性恢复,有利于光敏剂在MMP-2 过表达肿瘤细胞的富集。

　　多肽药物键合物在肿瘤治疗中未达到预期效果时, 其原因往往是因为肿瘤细胞对偶联物的内化效率较低。虽然PDC 的分子体积在2～20 kDa, 与其他大分子递药系统相比有较好的肿瘤穿透效果, 但这种仅依靠降低分子体积来提高肿瘤组织渗透率的效果有限, 还需加大偶联物剂量才能实现在肿瘤部位达到有效药物浓度富集。为改善上述缺陷, 研究者提出, 细胞穿膜肽(cell-penetrating peptide, CPP) 具有穿透细胞膜往细胞内运送各种生物活性物质的特性, 能使PDC具备主动渗透能力, 进一步提升偶联物在肿瘤组织处的渗透效率, 增强靶向药物的抗肿瘤效果。

　　在靶向穿膜肽中, 以CendR 肽为基础所构建的多肽受到广泛关注。CendR 是氨基酸C-端序列为R/KXXR/K 的短肽, 能与肿瘤组织内高表达的NRP-1(neuropilin-1) 特异性结合。CendR 多肽和NRP-1 的相互作用是药物克服生理屏障, 促使其在组织内穿透的最关键因素。例如iRGD (CRGDK/RGPD/EC) 肽既含有肿瘤血管内皮细胞靶向肽RGD 序列又具备CendR 肽链序列, 与肿瘤细胞的亲和性高, 能有效靶向渗透入肿瘤组织和肿瘤细胞内。

　　细胞器独特的生理功能在肿瘤细胞的生长增殖、侵袭转移中发挥着关键作用,因此细胞器如细胞核、线粒体等可作为肿瘤治疗的靶点。细胞核是真核细胞内重要的细胞结构, 是细胞遗传与代谢的调控中心。药物靶向至细胞核能克服耐药细胞的细胞外排作用, 有效破坏肿瘤细胞细胞核的结构与功能, 使肿瘤细胞生理功能紊乱并致其凋亡。然而细胞核外的核膜阻碍了细胞核与细胞质的物质运输, 大分子活性物质需借助核靶向分子才能完成入核过程。细胞核靶向肽能很好地将细胞毒性药物运输至细胞核, 被广泛用于协助药物入核。

　　线粒体是细胞进行有氧呼吸、提供细胞代谢所需能量的主要场所。传统的线粒体靶向肿瘤治疗通常将亲脂性阳离子(如三苯基) 作为线粒体靶向基团以将细胞毒性物质递送至线粒体, 然而由于传统线粒体靶向递药系统对肿瘤细胞选择性低、肿瘤细胞富集少、全身系统毒性较高等缺点削弱了肿瘤治疗效果。为克服上述缺陷。线粒体靶向肽通常含有带正电荷和疏水性的氨基酸, 如线粒体穿膜肽、Szeto-Schiller 肽、线], 被提出作为线粒体靶向分子的亲脂性阳离子的替代品。受损的线粒体产生活性氧、细胞色素C 等信号激活caspase家族蛋白来启动细胞凋亡。因此, 线粒体成为了最适合肿瘤PDT 触发细胞凋亡的细胞器。Sun 等[52]以RGD 肽和KLA 肽开发了一种多阶段肿瘤靶向脂质体(RGD/KLA-modified liposome, RGD-KLA-Lip) 负载 PTX, RGD-KLA-Lip 具有对肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞线粒体的靶向运输作用, 促进了线粒体介导的细胞凋亡并有效降低了细胞毒性药物的全身系统毒性。

　　Caspase 家族是一种调节细胞程序性凋亡、炎症等生理功能的蛋白酶家族,细胞凋亡的过程实际上是caspase 被活化并发生凋亡蛋白酶的级联反。