摘要 RGD 肽是一類含有精氨酸- 甘氨酸- 天冬氨酸( Arg- Gly- Asp) 的短肽, 作為整合素和其配體相互作用的識別位點, 介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)及細(xì)胞之間的相互作用。腫瘤細(xì)胞或者新生血管可以特異表達某些整合素如αvβ3, 能以一定的親和力結(jié)合 RGD 肽, 成為腫瘤治療的新靶點。因此, RGD 肽在腫瘤治療中的應(yīng)用已成為研究熱點。放射性核素標(biāo)記的 RGD 肽是一類很有前景的腫瘤顯像劑。此外 RGD 肽可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡且作為載體在腫瘤靶向治療中發(fā)揮重要作用。
RGD 肽是一類含有精氨酸- 甘氨酸- 天冬氨酸( Arg- Gly- Asp) 的短肽, 廣泛存在于生物體內(nèi), 其中細(xì)胞外基質(zhì)( ECM) 和血液中的粘附蛋白是人體中最常見的含 RGD 序列的蛋白, 主要包括纖維蛋白(fibrinogen, Fg) 、層粘連蛋白原( vitronectin, Vn) 、膠原( collagen) 等。RGD 肽作為整合素和其配體相互作用的識別位點, 介導(dǎo)細(xì)胞與 ECM 及細(xì)胞間的粘附作用, 同時具有信號傳導(dǎo)功能。目前關(guān)于 RGD 的研究主要集中在 RGD 肽對血小板功能的影響、RGD肽在抗栓藥物中的應(yīng)用、RGD 肽在骨組織的誘導(dǎo)再生中的研究、RGD 肽在腫瘤轉(zhuǎn)移和新生血管中的研究以及腫瘤靶向治療中的應(yīng)用。本文對 RGD 肽在腫瘤治療中的進展作一簡要的綜述。
1 RGD 肽及整合素家族概述
整合素家族是一個膜受體家族, 每個成員的分子都是由 α、β兩條鏈( 亞單位) 靠非共價鍵連接形成的異源雙體跨膜蛋白�，F(xiàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有 18 種 α亞單位和 8 種 β亞單位。整合素通過與相應(yīng)配體結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞與基底膜、細(xì)胞與細(xì)胞的粘附, 還作為細(xì)胞內(nèi)外信息傳遞的橋梁。目前已知的 24 種整合素受體中, 大部分與配體結(jié)合是通過識別配體所含的 RGD序列。雖然, 不同的整合素受體都能以一定的親合力與含 RGD 的配體結(jié)合, 但是不同的整合素還是能夠區(qū)分出各自不同的配體。此外, 通過噬菌體庫技術(shù),可以篩選出針對不同整合素的配體[1]。在一些腫瘤細(xì)胞或者腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞常特異性地高表達某些整合素受體, 如 αvβ3 或 αvβ5, 這類受體可以作為腫瘤靶向治療的靶點, 利用 RGD 肽競爭結(jié)合整合素受體, 抑制腫瘤遷移和腫瘤新血管生成[2]。
2 RGD 肽在腫瘤顯像中的應(yīng)用
腫瘤顯像技術(shù)對于腫瘤的早期診斷與鑒別診斷、臨床分期與治療有著重要的意義。隨著生長抑素受體顯像劑已批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床, 腫瘤受體顯像正越來越受到重視。腫瘤受體顯像是利用放射性核素標(biāo)記的配體與存在于腫瘤的特異性受體相結(jié)合, 是一種特異性強、敏感性高的分子核醫(yī)學(xué)影像診斷技術(shù)。整合素 αvβ3 在多種腫瘤細(xì)胞表面和新生血管內(nèi)皮細(xì)胞上有高表達, 但在成熟血管內(nèi)皮細(xì)胞和絕大多數(shù)正常器官系統(tǒng)中 αvβ3 不表達或者很少量的表達。因此, 可以設(shè)計含有 RGD 序列的肽, 并用放射性核素 125I、99Tcm、18F 等標(biāo)記, 是一類很有應(yīng)用價值的腫瘤受體顯像劑。為了提高顯像質(zhì)量, 可以在放射性標(biāo)記的 RGD 多肽中引入 DTPA ( 二乙三胺五乙酸) 、HYNIC( 三羥甲基甘氨酸) 及葡聚糖等基團, 既有利于放射性核素的標(biāo)記, 又能有效地降低本底[3, 4]。
目前, 腫瘤 αvβ3 受體顯像研究大部分處于實驗研究階段, 篩選親和力更高的 αvβ3 的配體, 即含RGD 的多肽, 是急需解決的重點和難點。實現(xiàn)受體配體一步法標(biāo)記藥盒的制備, 并向臨床推廣應(yīng)用, 是本研究領(lǐng)域的發(fā)展方向。
3 RGD 肽對腫瘤的直接抑制作用
RGD 肽可以誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡, 這個過程與caspase- 3 的激活有關(guān)。Buckley 等[5]發(fā)現(xiàn) RGD 肽進入細(xì)胞后可以導(dǎo)致 procaspase- 3 的自動加工和酶的激活, 直接誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。procaspase- 3 自身含有一個潛在的 RGD 結(jié)合序列即 Asp- Asp- Met( DDM) ,RGD- DDM 的相互作用引發(fā)了 procaspase- 3 的構(gòu)象變化, 從而導(dǎo)致 procaspase- 3 和 caspase- 3 的激活。此 外 , 被 固 定 的 RGD 肽 對 腫 瘤 壞 死 因 子 (tumornecrosis factor, TNF) 誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡的啟動過程也有影響[6]。人工合成的 RGD 肽還能夠抑制內(nèi)皮細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的作用, 從而抑制腫瘤新生血管的形成。
4 RGD 肽的改造
大多數(shù)線性 RGD 肽在循環(huán)過程中半衰期較短,其治療效果和生物活性不夠理想。為了獲得滿意的抗腫瘤效果, 往往需要高劑量的含 RGD 序列的線性肽, 這無疑增加了治療費用并有可能導(dǎo)致不必要的不良反應(yīng)。因此, 增加肽類化合物穩(wěn)定性、提高肽的生物活性, 是對 RGD 肽進行改造的目標(biāo)。研究表明,將肽的主體或部分結(jié)構(gòu)改為環(huán)形結(jié)構(gòu), 可以增加線形肽的穩(wěn)定性。含有兩個二硫鍵的環(huán)形 RGD 多肽對腫瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞的抑制效力最強, 是含單一二硫鍵環(huán)形 RGD 多肽的 20 倍, 是線性 RGD 多肽的200 倍[7]。
將 RGD 肽與其他化合物偶聯(lián)也是增加肽穩(wěn)定性方法之一。RGD 序列肽與多酸、抗癌藥、PEG、PEU、EAA、CEMA 等偶聯(lián)物偶聯(lián)后, 其抗細(xì)胞粘附和抗腫瘤轉(zhuǎn)移能力增強[8]。
5 RGD 肽作為載體在腫瘤治療中的應(yīng)用
腫瘤靶向治療中靶點、載體和效應(yīng)分子的選擇十分重要。傳統(tǒng)的靶抗原多為表達于腫瘤細(xì)胞表面的腫瘤相關(guān)抗原或者腫瘤特異性抗原。隨著“腫瘤生長依賴腫瘤血管”的學(xué)說提出, 如今, 以腫瘤新生血管為靶點的抗腫瘤治療成為熱點。如前所述, αvβ3是理想的腫瘤靶向治療靶點, 其配體 RGD 肽可以作為載體, 攜帶著效應(yīng)分子, 抑制腫瘤生長和新生血管的形成。Flavio 等 [9] 將 TNF- α和含 RGD 的多肽ACDCRGDCFCG 融合后, RGD 多肽結(jié)合 αv 的能力沒有減低, 同時 TNF- α的抗腫瘤特性也得到增強,更重要的是發(fā)揮了 RGD 多肽的靶向性, 減少了TNF- α單獨使用的不良反應(yīng)。Li[10]等將通過噬菌體庫篩選的與 αvβ3 高親和力的 RGD 多肽與抗腫瘤抗體的 Fc 融合, 抑制腫瘤血管生成并且具有靶向治療效果。
腫瘤血管在放射線照射的誘導(dǎo)下, 可以高表達某 些 分 子 如 ICAM - 1 (intercellular adhesionmolecule- 1) 、E- selectin、P- selectin 和[ alpha] 2b[ beta] 3 等, 這些分子也可以作為靶向治療的靶點。在放射治療前注射 Tc- 99m- labeled RGD, 由于照射導(dǎo)致[ alpha] 2b[ beta] 3 的激活, 可以發(fā)現(xiàn) Tc- 99m- labeledRGD 在腫瘤部位與受體結(jié)合[11]。因此, 通過放射線照射激活腫瘤部位某些整合素的表達如[ alpha] 2b[ beta] 3, 再利用 RGD 肽作為其配體, 將治療性藥物靶向性轉(zhuǎn)運到腫瘤部位, 這也是腫瘤靶向治療的新思路。
6 RGD 肽在基因靶向治療中的應(yīng)用
重組腺病毒載體因具有宿主細(xì)胞范圍廣﹑可插入片段大﹑病毒滴度較高等優(yōu)點, 廣泛應(yīng)用于基因治療中, 但在實際應(yīng)用中, 仍然存在感染效率低﹑缺乏宿主靶向性等缺點, 對其進行改造可以提高腺病毒感染的效率和靶向性。
腺病毒感染細(xì)胞有兩個步驟: 首先通過病毒衣殼纖維蛋白(fiber) 中的 knob 結(jié)構(gòu)域識別并結(jié)合細(xì)胞表面的“柯薩奇病毒和腺病毒受體”(CAR) , 介導(dǎo)病毒顆粒與細(xì)胞表面接觸, 然后通過外殼五鄰體蛋白的 RGD 結(jié)構(gòu)識別并結(jié)合整合素 αvβ3 和 αvβ5 受體, 通過受體介導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)吞作用使病毒內(nèi)化。由于有些腫瘤細(xì)胞表面的 CAR 和整合素受體表達較低,造成了腺病毒對腫瘤細(xì)胞感染效率低。因此, 改造腺病毒的一種策略是在纖維蛋白的 C 端或 knob 結(jié)構(gòu)域的 HI 環(huán)處重組上一段 RGD 肽 ( 如 RGD- 4C) , 建立 CAR 非依賴的特異感染途徑, 從而提高了 Ad 對腫瘤細(xì)胞的靶向性[12]。這種 RGD 修飾的重組腺病毒載體對一些傳統(tǒng)的病毒基因治療效果不理想的惡性腫瘤如骨肉瘤[13]、神經(jīng)膠質(zhì)瘤[14]、卵巢瘤[15]、胰腺癌[16], 能夠以非 CAR 依賴方式轉(zhuǎn)染腫瘤細(xì)胞, 且轉(zhuǎn)染效率大為改善, 為臨床基因治療這類腫瘤提供了可行性。
7 展望
RGD 肽作為整合素和其配體相互作用的識別位點, 其在腫瘤治療方面有著很好的應(yīng)用前景。RGD肽能夠直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡, 通過對其人工改造可以減少不良反應(yīng), 有利于發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng); 利用RGD 肽與整合素 αvβ3 的特異結(jié)合, 可以將治療效應(yīng)分子靶向性地導(dǎo)入腫瘤部位, 有效地減少了腫瘤治療中對正常組織細(xì)胞的損害; RGD 肽還可用于腺病毒結(jié)構(gòu)的改造, 從而提高腺病毒轉(zhuǎn)染的效率和選擇性。此外, 放射素標(biāo)記的 RGD 短肽也是一類很有前景的腫瘤顯像劑。但是, RGD 肽在腫瘤治療的應(yīng)用尚處于起步階段, 其作用機制還有待深入研究, 而且很多研究和臨床應(yīng)用仍有一定距離, 其中篩選出親和力更高的整合素配體, 即含 RGD 的多肽是關(guān)鍵性的問題。隨著噬菌體庫技術(shù)的不斷成熟以及新的篩選技術(shù), 相信含 RGD 肽是一類很有前景的腫瘤治療藥物, 其在腫瘤診斷和治療方面的應(yīng)用也會更加深入。
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