摘要：受體靶向肽已被廣泛研究用于提高藥物在目標(biāo)位點(diǎn)的結(jié)合特異性和有效積累，并且對(duì)于癌癥治療中化療的廣泛研究工作來說仍然具有挑戰(zhàn)性。通過將目標(biāo)配體化學(xué)連接到載藥納米載體，可以構(gòu)建主動(dòng)靶向系統(tǒng)。肽功能化納米結(jié)構(gòu)已被廣泛用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括藥物輸送、生物成像、液體活檢和靶向治療，并且由于其高特異性、良好的生物相容性和易獲得性而被廣泛認(rèn)可為新型療法的候選者。我們將努力回顧各種已被證實(shí)的策略，這些策略使用靶向腫瘤相關(guān)受體的肽配體來提高載藥納米結(jié)構(gòu)的受體特異性。這一努力可以說明納米結(jié)構(gòu)與受體靶向肽的協(xié)同作用可以豐富納米結(jié)構(gòu)的生物功能。
介紹：傳統(tǒng)小分子藥物通常面臨各種生物藥物遞送障礙，如非特異性分布和在目標(biāo)部位的積累不足。這些限制可以通過使用適當(dāng)?shù)牟呗詫⑺幬镆龑?dǎo)至特定的疾病組織來克服。在這一領(lǐng)域，納米技術(shù)在過去幾十年中顯示出巨大的潛力，例如控制藥物釋放、促進(jìn)靶向藥物遞送等。與塊體材料相比，納米結(jié)構(gòu)具有超小尺寸和大比表面積，可以與生物界面發(fā)生獨(dú)特的相互作用。它們相對(duì)于塊體材料的獨(dú)特性質(zhì)和優(yōu)勢已在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛探索和利用。
通常，基于納米結(jié)構(gòu)將藥物有效遞送至目的部位的策略主要包括被動(dòng)靶向和主動(dòng)靶向。被動(dòng)靶向主要通過增強(qiáng)滲透性和滯留 (EPR) 效應(yīng)實(shí)現(xiàn)，這可能歸因于腫瘤血管的異常結(jié)構(gòu)。然而，基于被動(dòng)靶向的癌癥治療效果遠(yuǎn)未達(dá)到最佳。原因之一是 EPR 效應(yīng)尚未得到嚴(yán)格建立，并且由于 EPR 效應(yīng)在不同腫瘤類型和單個(gè)腫瘤組織的不同亞區(qū)域之間具有高度多樣性而具有局限性。
主動(dòng)靶向腫瘤治療的實(shí)用性已在許多研究中得到驗(yàn)證。通過引入抗體、適體、小分子和多肽等受體特異性配體，可以構(gòu)建具有主動(dòng)靶向能力的納米結(jié)構(gòu)。這些主動(dòng)靶向遞送系統(tǒng)可以通過腫瘤相關(guān)抗原和靶向配體之間的特異性識(shí)別將有效載荷引導(dǎo)至腫瘤實(shí)質(zhì)。在這些受體特異性配體中，抗體和其他大型蛋白質(zhì)基配體的結(jié)合親和力最好，但它們通常存在幾個(gè)局限性，包括免疫原性、粒徑大（∼150 KDa）以及網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)（RES）和肝臟的非特異性清除，導(dǎo)致跨毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞膜的被動(dòng)擴(kuò)散能力差和劑量限制性的全身毒性.因此，單克隆抗體等大分子化合物的成功應(yīng)用僅限于血管內(nèi)皮腫瘤和血液系統(tǒng)惡性腫瘤。
而活性肽的分子量較�。�<10 KDa），雖然與親本抗體的結(jié)合親和力只有1∼10%，但具有免疫原性低、穿透性強(qiáng)、生產(chǎn)成本低、合成和修飾容易等優(yōu)勢。此外，納米結(jié)構(gòu)的比表面積大，可以同時(shí)呈現(xiàn)多個(gè)拷貝的肽以獲得更高的結(jié)合親和力，也為在單個(gè)構(gòu)建體中整合不同的肽配體提供了可能性。與小分子配體相比，肽具有更高的多樣性、特異性和靶向性. 基于這些因素，肽類化合物作為新型藥物的候選藥物被廣泛研究。
與此同時(shí)，多肽藥物也存在著易被蛋白酶消化、血漿清除率高（半衰期為幾分鐘到幾小時(shí)）等不利的臨床應(yīng)用障礙。為了克服這些障礙，各種納米結(jié)構(gòu)已被用作多肽藥物遞送的載體，以提高多肽的溶解度和循環(huán)壽命，促進(jìn)其在靶組織中的特異性蓄積。該策略可以通過將多肽封裝到納米結(jié)構(gòu)的核心中，或?qū)⒍嚯幕瘜W(xué)偶聯(lián)到納米結(jié)構(gòu)表面，從而獲得具有顯著增益的肽基納米結(jié)構(gòu)。
肽和納米結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用可以增強(qiáng)每種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，并克服單個(gè)材料的自然局限性。過去幾十年來，已報(bào)道了許多用于構(gòu)建各種肽納米結(jié)構(gòu)用于靶向藥物輸送的努力。在這篇綜述中，我們主要概述了納米結(jié)構(gòu)與受體靶向肽的協(xié)同作用的最新進(jìn)展，這些進(jìn)展豐富了納米結(jié)構(gòu)的生物功能并減少了材料限制。需要注意的是，由于篇幅有限，我們將概述一些具有代表性的肽靶向輸送系統(tǒng)及其在癌癥治療中的相關(guān)應(yīng)用。為了有一個(gè)全面的了解，鼓勵(lì)感興趣的讀者查閱本期其他相關(guān)文章和評(píng)論。
肽納米結(jié)構(gòu)的構(gòu)建
共軛策略
肽和其他生物分子與納米顆粒 (NPs) 表面的共價(jià)結(jié)合通常由金屬離子或 Au-硫醇配位鍵的螯合驅(qū)動(dòng)。與 NPs 表面配體的結(jié)合通常通過功能基團(tuán)偶聯(lián)反應(yīng)完成。常見的例子包括馬來酰亞胺與硫醇的結(jié)合，以及羧基與胺在N-羥基琥珀酰亞胺基（NHS）和碳二酰亞胺（EDC）是目前最常用的結(jié)合方式。然而，當(dāng)配體上有多個(gè)反應(yīng)基團(tuán)時(shí)，連接方式將不盡相同，往往會(huì)影響預(yù)期的生物活性。因此，許多研究者利用正交點(diǎn)擊反應(yīng)來構(gòu)建多功能納米粒子，將內(nèi)源性蛋白質(zhì)中天然不存在的功能基團(tuán)，如疊氮基和烯基引入配體中，從而實(shí)現(xiàn)選擇性更高、取向更可控、副產(chǎn)物更少的結(jié)合。
一般情況下，含半胱氨酸的多肽可以直接連接到金納米粒子表面，但這種結(jié)合可能會(huì)影響多肽的生物活性，因此通常在多肽和納米粒子之間添加巰基連接件，常用的連接物有半胱氨酸、胱氨酸、巰基丙酸、谷胱甘肽等。此外，由于配位鍵是可逆的，比典型的共價(jià)鍵弱，單硫醇涂層在血液循環(huán)過程中會(huì)受到配體交換的嚴(yán)重影響。因此，具有納米粒子多齒結(jié)合位點(diǎn)的多肽涂層被越來越多地研究。這類多肽具有多個(gè)半胱氨酸殘基或雙齒二硫醇配體，為納米粒子表面提供多個(gè)錨定點(diǎn)�？梢灶A(yù)見，這種策略可能導(dǎo)致更高的重新附著和重新形成初始結(jié)構(gòu)的傾向。
在大多數(shù)情況下，生物分子與納米顆粒之間的非共價(jià)連接是指靜電相互作用、疏水相互作用、氫鍵和π-π堆積力。例如，兩親性分子（通常是脂質(zhì)）可以在特定條件下自組裝成不同的納米結(jié)構(gòu)，這取決于它們的天然性質(zhì)、識(shí)別和與溶劑分子的相互作用。非共價(jià)結(jié)合的穩(wěn)定性由平衡解離常數(shù)決定，因此生物分子-納米顆粒共軛物在制備和應(yīng)用過程中對(duì)納米顆粒和生物分子的濃度非常敏感。這些方法具有可控自組裝制備和藥物釋放等優(yōu)勢，除了非特異性的物理結(jié)合外，還有一些高度特異性和穩(wěn)定的非共價(jià)結(jié)合模式，例如生物素與鏈霉親和素之間的特異性相互作用。然而，盡管親和素-生物素偶聯(lián)已被廣泛應(yīng)用于生物大分子之間形成本質(zhì)上不可逆的特異性連接，但這種偶聯(lián)策略仍然存在一些需要優(yōu)化的缺點(diǎn)，例如用于診斷檢測的非特異性相互作用。
生物分子與納米結(jié)構(gòu)界面的相互作用
納米粒子在體內(nèi)的性能與許多參數(shù)密切相關(guān)。了解納米結(jié)構(gòu)與生物系統(tǒng)之間的相互作用具有重要意義。納米結(jié)構(gòu)在納米-生物界面上的化學(xué)組成、分布特征和調(diào)控機(jī)制為成功構(gòu)建預(yù)期的生物納米結(jié)構(gòu)提供了基礎(chǔ)。一般來說，除了前面提到的生物分子與納米結(jié)構(gòu)之間的天然共價(jià)或非共價(jià)相互作用外，納米結(jié)構(gòu)的尺寸和形狀以及配體長度和配體密度對(duì)它們的相互作用有很大的貢獻(xiàn)。
例如, 很多研究表明, 表面分子的覆蓋率會(huì)隨著納米顆粒尺寸的減小而增大 (, 這可能是因?yàn)楫?dāng)粒徑減小時(shí), 顆粒半徑開始對(duì)表面分子所需的最小空間產(chǎn)生貢獻(xiàn). 此外, 納米顆粒的形狀也對(duì)表面分子的吸附有調(diào)控作用. Manna等(2003)發(fā)現(xiàn)有機(jī)表面活性劑會(huì)優(yōu)先包覆晶體的特定面，降低這些面的能量，利用這一效應(yīng)成功實(shí)現(xiàn)了Co納米盤和CdSe納米棒的可控生長。Nakano等（2014）以核酸為模型配體，發(fā)現(xiàn)材料表面配體的密度并不是越高越好，適中的探針密度能提供最大的雜交速率和效率，代表最佳的結(jié)合親和力。另一個(gè)有趣的例子是蜂毒肽，一種由26個(gè)氨基酸組成的陽性抗菌肽。在低濃度下，該肽呈單體狀，呈不規(guī)則卷曲。一旦與脂質(zhì)膜結(jié)合，蜂毒肽就會(huì)通過疏水相互作用重新排列，呈現(xiàn)α螺旋構(gòu)象。通過研究蜂毒肽與脂質(zhì)體、脂質(zhì)盤和膠束中磷脂的相互作用，結(jié)果表明蜂毒肽傾向于吸附在脂質(zhì)盤高度彎曲的邊緣上。
當(dāng)配體種類超過一種時(shí)，情況就變得更加復(fù)雜。例如，Kuna等(2009)研究發(fā)現(xiàn)混合配體分子在AuNPs表面具有獨(dú)特的組裝模式，配體混合物自組裝成大的同配體域，并進(jìn)一步在AuNPs上自組裝成條紋狀域，這些條紋狀域?qū)儆谝环N獨(dú)特的相分離模式。還有不少研究探討了影響分子在NPs表面自組裝結(jié)構(gòu)和相分離結(jié)構(gòu)的因素，指出配體長度、不同配體的比例、配體端基的相容性、端基官能團(tuán)的體積、局部表面的曲率半徑等都會(huì)影響相分離結(jié)構(gòu). 總體來說，配體修飾NPs的性能與很多參數(shù)有關(guān)，不僅與NPs和靶向配體的天然特性有關(guān)，還與它們的比例、連接方式等有關(guān)。
利用肽實(shí)現(xiàn)納米粒子的功能增強(qiáng)
肽增強(qiáng)納米粒子的生物穩(wěn)定性
為了到達(dá)目標(biāo)部位并發(fā)揮預(yù)期功能，NPs需要在血流中循環(huán)足夠長的時(shí)間，同時(shí)避免被腎小管過早清除和腎臟清除。Albanese等人的研究表明，在生理?xiàng)l件下，金納米粒子吸收血清蛋白時(shí)會(huì)團(tuán)聚，導(dǎo)致單個(gè)和聚集的納米粒子在細(xì)胞攝取模式上有所不同。此外，一些常用的NPs的核心通常是重金屬，需要小心封裝以防止有害金屬離子的浸出。因此，可以覆蓋金屬核心以增強(qiáng)穩(wěn)定性和降低毒性的肽涂層是NPs接近實(shí)際臨床應(yīng)用的重要組成部分。
肽修飾在納米顆粒表面已被廣泛用于為納米顆粒提供生物穩(wěn)定性。常見的策略主要包括調(diào)節(jié)表面電荷和疏水性，利用生物抗吞噬信號(hào)增強(qiáng)保留，或促進(jìn)有利的蛋白質(zhì)冠（如預(yù)格式化的白蛋白冠）的形成以防止替代蛋白質(zhì)的附著。例如，還原谷胱甘肽已被廣泛用于合成具有良好單分散性和穩(wěn)定性的金納米顆粒。CALNN 肽的功能化可以通過帶負(fù)電荷的肽冠賦予金納米顆粒穩(wěn)定性，以抵抗聚集多齒肽，例如六組氨酸基序（His6 ）可以與 AuNPs 和量子點(diǎn)（QDs）形成穩(wěn)定的金屬配位，提供穩(wěn)定的覆蓋范圍和優(yōu)異的抗解吸性。
肽促進(jìn)細(xì)胞滲透和納米粒子靶向
為了聚集到目標(biāo)部位，NPs 必須克服一系列生物屏障。它們需要逃避機(jī)體免疫系統(tǒng)的清除，繞過血管內(nèi)皮，聚集到靶組織中，最終識(shí)別并進(jìn)入靶細(xì)胞。由于這些生物屏障有助于生物系統(tǒng)維持受控和有序的物質(zhì)運(yùn)輸，外來 NPs 的靶組織和細(xì)胞穿透仍然是治療應(yīng)用的主要挑戰(zhàn)之一。近年來，許多具有促進(jìn)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用和隨后的內(nèi)體逃逸能力的細(xì)胞穿透肽（CPPs）已被廣泛闡述。據(jù)估計(jì)，已有超過 800 種 CPPs 得到了研究。最常用的CPPs具有強(qiáng)陽離子性，通過靜電相互作用與帶負(fù)電荷的細(xì)胞膜結(jié)合，然后通過被動(dòng)擴(kuò)散或內(nèi)吞途徑介導(dǎo)內(nèi)化。典型的CPPs包括TAT、R 8、滲透素和pHLIP肽。
例如，TAT（GRKKRRQRRRPQ）序列最初來源于人類免疫缺陷病毒，已被證明能將載藥納米載體（包括脂質(zhì)體、聚合物膠束和金屬納米顆粒）遞送到細(xì)胞中。有趣的是，TAT 的 D 對(duì)映體和無序 TAT 序列也表現(xiàn)出介導(dǎo)細(xì)胞滲透的能力，這表明 CPP 的正電荷在增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)化方面起著至關(guān)重要的作用，而不是特定受體誘導(dǎo)的內(nèi)化。重要的是，盡管陽離子肽能有效地促進(jìn)細(xì)胞攝取，但強(qiáng)靜電引力可能會(huì)阻礙內(nèi)體逃逸，這可能部分解釋了貨物運(yùn)送到細(xì)胞質(zhì)的效率仍然相對(duì)較低。為了提高內(nèi)體逃逸效率，Morshed 等人（2016）通過酸不穩(wěn)定的肼鍵將 TAT 肽連接到 AuNPs 上，該鍵在到達(dá)酸性內(nèi)體環(huán)境后會(huì)自發(fā)斷裂，大大促進(jìn)了 AuNPs 的內(nèi)體逃逸。一般而言，在設(shè)計(jì) CPPs 功能化的 NPs 時(shí)，應(yīng)仔細(xì)考慮細(xì)胞穿透能力和內(nèi)體逃逸能力的平衡。
肽促進(jìn)納米粒子的腫瘤穿透和靶向性
已廣泛鑒定出許多被稱為腫瘤歸巢肽的肽。它們具有穿透腫瘤組織的潛力，從而廣泛分布于整個(gè)腫瘤塊。例如，Teesalu 等人報(bào)道了一類肽（命名為 CendR），它們?cè)?C 端共享一個(gè) (R/K)XX(R/K) 基序，并特異性地靶向神經(jīng)纖毛蛋白-1 受體，這是一種調(diào)節(jié)血管通透性和血管生成以及神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育的細(xì)胞膜受體。有趣的是，該基序必須暴露在肽的 C 端才能保持生物活性。CendR 序列可以嵌入長肽序列中，并通過適當(dāng)?shù)牡鞍酌噶呀饧せ睢?/span>
迄今為止，RGD 序列及其環(huán)狀衍生物 (cRGD) 可能是最廣泛使用的腫瘤歸巢序列，它們指向整合素 α v β 3，這是一種在許多類型的內(nèi)皮腫瘤中過度表達(dá)的信號(hào)蛋白。為了展示這兩種肽之間的協(xié)同作用，Sugahara 等人 (2009)構(gòu)建了c(CRGDK/RGPD/EC)環(huán)狀融合序列，通過三個(gè)過程實(shí)現(xiàn)藥物的組織滲透：RGD基序靶向整合素αvβ3聚集在腫瘤內(nèi)皮細(xì)胞，然后通過蛋白酶切暴露隱蔽的CendR基序RGDK/R，最后與神經(jīng)纖毛蛋白-1相互作用誘導(dǎo)腫瘤滲透。近年來，RGD修飾的納米粒子得到了迅速的開發(fā)。謝志軍等開發(fā)了cRGD修飾的半導(dǎo)體聚合物納米粒子用于光聲成像，結(jié)果表明，利用cRGD的靶向性，NPs可以有效圈定小鼠活體腫瘤部位，并提高光聲強(qiáng)度。Fan等也證實(shí)RGD修飾可以增強(qiáng)自組裝熒光納米粒子的特異性靶向能力，提高其抗腫瘤活性。
除了腫瘤歸巢肽外，多種對(duì)特定細(xì)胞上過表達(dá)的靶受體具有高結(jié)合親和力的肽已被廣泛用于實(shí)現(xiàn)細(xì)胞靶向。GE11肽（YHWYGYTPQNVI）是一個(gè)典型的例子，由Li等人（2005年）首次鑒定通過篩選噬菌體展示文庫，GE11 肽已被證實(shí)能促進(jìn)腫瘤滲透并選擇性地與表皮生長因子受體 (EGFR) 結(jié)合，EGFR 是上皮來源腫瘤中典型的過表達(dá)受體。一系列后續(xù)研究證實(shí)，GE11 可作為一種優(yōu)秀的變構(gòu) EGFR 配體，而無絲裂原活性。GE11 肽介導(dǎo)的藥物遞送系統(tǒng)包括脂質(zhì)體、聚合物膠束和病毒，已被開發(fā)用于疾病診斷和藥物遞送。Genta等人 (2018)的綜述詳細(xì)討論了基于 GE11 肽的靶向遞送系統(tǒng)。
在大多數(shù)情況下，選定的配體會(huì)促使其在靶位點(diǎn)特異性地聚集。例如，我們前期研究發(fā)現(xiàn)肽E5（GGRSFFLLRRIQGCRFRNTVDD）是第一個(gè)被鑒定為具有有效抗轉(zhuǎn)移活性的趨化因子受體CXCR4拮抗劑，這讓我們深受鼓舞。在隨后的研究中，Duan等（2016）發(fā)現(xiàn)E5也能以高親和力與人血清白蛋白（HSA）結(jié)合，并發(fā)現(xiàn)E5介導(dǎo)的HSA與CXCR4過表達(dá)的腫瘤細(xì)胞之間的相互作用增強(qiáng)。與游離HSA相比，K DE5-HSA 納米復(fù)合物對(duì) CXCR4 陽性細(xì)胞的結(jié)合值提高了約一個(gè)數(shù)量級(jí)，并顯示出更好的細(xì)胞遷移抑制效果。他們的結(jié)果表明單個(gè)肽序列可以具有多種功能。一方面，E5 可以作為靶向配體，使納米結(jié)構(gòu)對(duì) CXCR4 具有特異性結(jié)合親和力。事實(shí)上，Zu 等人 (2020)隨后證明，與游離 E5 相比，E5 修飾的量子點(diǎn)對(duì) Hela 細(xì)胞的結(jié)合親和力也高得多（平衡解離，K D：15.5 μM和125 nM）。另一方面，HSA是血漿中最豐富的蛋白質(zhì)，它們的結(jié)合不會(huì)影響E5的正常功能。這些特性表明E5修飾的NPs形成了有利的蛋白質(zhì)冠，阻止了其他替代蛋白質(zhì)的附著。這可能部分減少了叛逆蛋白質(zhì)冠的意外影響并延長了循環(huán)時(shí)間。此外，由于E5原本是一種具有抗轉(zhuǎn)移活性的治療肽，它們的協(xié)同作用為親和力控制的藥物釋放系統(tǒng)提供了良好的平臺(tái)。總體而言，本研究表明與被動(dòng)靶向NPs相比，肽配體導(dǎo)向的NPs在不同程度上表現(xiàn)出更好的治療性能。然而，值得注意的是，配體導(dǎo)向的納米粒子研發(fā)尚處于起步階段，目前尚無配體導(dǎo)向的主動(dòng)靶向納米藥物獲批用于臨床。
肽調(diào)控納米粒子藥物釋放
肽-藥物偶聯(lián)物 (PDC) 是一種新興的策略，可將有效載荷運(yùn)送到目標(biāo)組織，同時(shí)減少對(duì)健康組織的意外影響。藥物通過可裂解的連接體共價(jià)連接到特定肽上以制成前體藥物。這可以暫時(shí)掩蓋或限制藥物的生物活性并最大限度地減少過早的藥物釋放。肽序列的多樣性不僅可以輕松制備具有獨(dú)特特異性的各種 PDC，還可以調(diào)節(jié)整個(gè)偶聯(lián)物的疏水性和電離性，這對(duì)生物利用度有很大幫助。目前，有兩種 PDC 藥物（Lutathera 和 Melflufen）已獲得美國食品和藥物管理局 (FDA) 的批準(zhǔn)，許多候選藥物正在臨床開發(fā)的各個(gè)階段進(jìn)行評(píng)估。在該領(lǐng)域，先進(jìn)的設(shè)計(jì)是所謂的單組分納米藥物，即兩親性肽-藥物復(fù)合物自組裝形成自己的納米結(jié)構(gòu)作為藥物遞送載體。活性藥物在引入生物環(huán)境后，可以隨時(shí)間控制釋放或通過某些特定刺激啟動(dòng)。
例如，Yang 等人（2019）通過將苯丁酸氮芥和酪絲氨酸肽與自組裝肽序列結(jié)合，制備出一種自組裝主動(dòng)靶向抗癌水凝膠。他們證明，加熱-冷卻過程很容易促使化合物單體自組裝成納米纖維結(jié)構(gòu)的水凝膠。該水凝膠可以同時(shí)遞送兩種藥物，并控制釋放和延長血漿循環(huán)半衰期，從而增強(qiáng)細(xì)胞攝取和抗腫瘤活性。
肽類化合物還可用于構(gòu)建親和控釋系統(tǒng)，利用分子間不同的結(jié)合親和力實(shí)現(xiàn)藥物的可控?cái)U(kuò)散。一般將精心設(shè)計(jì)的藥物結(jié)合配體，如肽、寡核苷酸或蛋白質(zhì)，固定在聚合物基質(zhì)上，然后治療藥物通過優(yōu)選的非共價(jià)相互作用與這些配體結(jié)合，在游離藥物和配體結(jié)合藥物之間建立平衡，通過調(diào)節(jié)配體的濃度和配體與藥物的結(jié)合強(qiáng)度，可以調(diào)節(jié)藥物的釋放速率以滿足不同的要求。在該領(lǐng)域，已通過體外實(shí)驗(yàn)鑒定出一系列潛在的親和肽選擇和定向進(jìn)化。目前已建立了親和肽數(shù)據(jù)庫(MimoDB)，這可能有助于親和控制釋放的應(yīng)用。
肽基納米結(jié)構(gòu)靶向遞送系統(tǒng)
肽介導(dǎo)的脂質(zhì)體遞送系統(tǒng)
脂質(zhì)體是封閉的球形囊泡，具有脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu)，類似于細(xì)胞膜。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)可以有效地包裹親水性和疏水性分子。這種封裝提高了裝載藥物的穩(wěn)定性并降低了其全身毒性。與許多其他納米載體相比，脂質(zhì)體具有顯著優(yōu)勢，包括尺寸一致、藥物裝載效率高、空間穩(wěn)定性好和生物相容性好。在過去的幾十年里，基于脂質(zhì)體的納米藥物得到了廣泛的探索。幾種脂質(zhì)體藥物已經(jīng)取得了有效的臨床結(jié)果，例如，脂質(zhì)體阿霉素（Doxil®）是第一個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的用于治療癌癥的脂質(zhì)體療法，與游離阿霉素相比，它可以提高患者的生存率和生活質(zhì)量。
脂質(zhì)體遞送系統(tǒng)可通過靶向肽介導(dǎo)特異性藥物遞送，從而提高藥物的穿透性和在目標(biāo)部位的特異性積累。此類序列可通過反應(yīng)性脂質(zhì)頭基輕松功能化到脂質(zhì)體表面，以獲得肽功能化的靶向載藥脂質(zhì)體。脂質(zhì)體通過EPR 效應(yīng)外滲到腫瘤間質(zhì)空間后，可通過配體-受體識(shí)別內(nèi)化到特定靶細(xì)胞中。這些肽功能化的脂質(zhì)體結(jié)合了被動(dòng)和主動(dòng)遞送機(jī)制，與未經(jīng)肽修飾的含藥脂質(zhì)體相比，其藥物遞送效率更高。目前，已成功設(shè)計(jì)了多種通過引入靶向肽而構(gòu)建的脂質(zhì)體，將藥物通過多重靶向性轉(zhuǎn)運(yùn)至特定器官、組織及腫瘤細(xì)胞。
隨后，通過PEG2000-DSPE鏈上偶聯(lián)馬來酰亞胺基團(tuán)的加入量來調(diào)控脂質(zhì)體的肽配體密度。結(jié)果表明，肽修飾脂質(zhì)體的細(xì)胞攝取具有配體濃度依賴性，至少需要0.25 mol%的配體濃度（Myr-preS2-31）才能實(shí)現(xiàn)有效的主動(dòng)靶向（圖2D）。當(dāng)以相同的配體密度將Myr-preS2-31和Myr-preS2-48修飾的脂質(zhì)體引入轉(zhuǎn)基因斑馬魚胚胎時(shí)，用較短肽修飾的脂質(zhì)體（Myr-preS2-31）比用較長配體修飾的脂質(zhì)體表現(xiàn)出更好的體循環(huán)（圖2E），可能是因?yàn)樾蛄性介L，免疫清除率越高。同樣，體循環(huán)時(shí)間的減少和清除率的提高也抵消了較高配體密度（0.5 mol%）的優(yōu)勢（圖2F）。綜合考慮靶向性和生物相容性的平衡，0.25 mol%的Myr-preS2-31配體修飾的效果最佳（圖2G）。
總體而言，各種因素都會(huì)影響納米材料與生物界面之間的相互作用。這可能部分解釋了所有臨床批準(zhǔn)的基于脂質(zhì)體的納米藥物都是非配體導(dǎo)向的，完全依靠被動(dòng)靶向來實(shí)現(xiàn)腫瘤蓄積。盡管在動(dòng)物模型中已經(jīng)報(bào)道了許多積極的結(jié)果，但對(duì)于此類配體靶向脂質(zhì)體，很少有關(guān)于患者產(chǎn)生積極影響的報(bào)道。仔細(xì)評(píng)估這些影響并尋找最佳平衡是一項(xiàng)費(fèi)力但很重要的工作。
Zhao 等 (2020)描述了一種雙修飾的阿霉素包封脂質(zhì)體 (AAN-FnBPA5-Dox)。AAN 基序與 FnBPA5 肽的 N 端共價(jià)結(jié)合。然后，這種串聯(lián)肽通過共價(jià)鍵連接到阿霉素包封的脂質(zhì)體上酰胺鍵。FnBPA5肽對(duì)細(xì)胞外環(huán)境中松弛的Fn和I型膠原以及表達(dá)α-SMA的癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞具有較高的結(jié)合親和力，降低腫瘤組織周圍膠原纖維的密度，促進(jìn)阿霉素的細(xì)胞穿透。并且連接AAN基序通過阻礙FnBPA5序列的部分生物活性并減少在脫靶Fn排泄器官中的積累來延長循環(huán)時(shí)間。結(jié)果表明AAN-FnBPA5-Dox在內(nèi)部循環(huán)中保持穩(wěn)定，直到AAN基序被腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞中過表達(dá)的legumain識(shí)別和裂解。一般來說，這樣的改造會(huì)在一定程度上阻礙隱蔽序列的天然生物活性，直到覆蓋基序被切割。早期的研究表明，在TAT序列中添加AAN部分會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)運(yùn)效率降低72.65%，直到legumain催化恢復(fù)穿透能力。這樣，他們成功地形成了一種生態(tài)療法，可以延長循環(huán)時(shí)間，調(diào)節(jié)腫瘤微環(huán)境，從而提高治療反應(yīng)。
肽介導(dǎo)的聚合物膠束遞送系統(tǒng)
聚合物膠束通常是指由兩親性嵌段共聚物自組裝形成的球形膠體納米粒子，通常具有類似脂質(zhì)體的核殼結(jié)構(gòu)，可以包覆溶解性較差的藥物。在藥物遞送方面，基于膠束的體系適合于承載疏水性分子，具有制備工藝簡單、藥物負(fù)載效率高、生物相容性好、釋放動(dòng)力學(xué)可控等優(yōu)點(diǎn)。通過柔性側(cè)鏈基團(tuán)的功能化可以調(diào)控膠束的物理性質(zhì)和生物活性，從而可以合成刺激響應(yīng)型聚合物膠束，并可控制其在不同環(huán)境條件下釋放藥物。因此，聚合物膠束在許多生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛。然而，應(yīng)該注意的一個(gè)實(shí)際問題是，當(dāng)聚合物膠束被稀釋并與血液中的生物分子相互作用時(shí)，它們往往會(huì)分離并釋放貨物，這常常導(dǎo)致貨物過早釋放
另一項(xiàng)類似的研究利用D肽配體來獲得更好的蛋白水解穩(wěn)定性，并證明用D肽配體修飾膠束可以促進(jìn)膠束穿過模擬血腦屏障，從而實(shí)現(xiàn)更深的藥物滲透。如圖3D，E所示，與未經(jīng)肽修飾的膠束相比，F(xiàn)ALGEA修飾對(duì)EGFR陽性腫瘤細(xì)胞的識(shí)別能力更強(qiáng)，而FALGEA的反向序列不具有這種特異性。此外，與L型FALGEA相比，D型FALGEA修飾的膠束在體外和體內(nèi)均表現(xiàn)出增強(qiáng)的穩(wěn)定性和靶向性。
另一項(xiàng)有趣的研究表明，抗原肽介導(dǎo)的聚合物膠束具有作為癌癥納米疫苗激活機(jī)體主動(dòng)抗腫瘤免疫的潛力。Liu 等人設(shè)計(jì)了一種膠束疫苗，其中結(jié)合了兩種抗原肽（E7 和 OVA）和單磷酰脂質(zhì) A (MPLA) 作為免疫佐劑。E7（GQAEPDRAHYNIVTFCCKCD）和 OVA 肽（SGLEQLESIINFEKL）被選為腫瘤相關(guān)抗原，以激活特異性腫瘤免疫反應(yīng)（Liu et al.，2017）。結(jié)果表明，PEG-PE 膠束可以幫助 E7 和 OVA 的非 α 螺旋結(jié)構(gòu)重新折疊為 α 螺旋結(jié)構(gòu)并增強(qiáng)其胞漿遞送，從而表現(xiàn)出顯著的抗腫瘤治療效果，他們的努力為癌癥治療提供了一種新的設(shè)計(jì)，有望大幅提高癌癥患者的應(yīng)用率和受益率。
肽引導(dǎo)的外泌體遞送系統(tǒng)
外泌體是一類由活細(xì)胞分泌的納米級(jí)細(xì)胞外載體 (EV)，在先進(jìn)的藥物輸送和疾病治療方面顯示出巨大的潛力。從根本上講，EV 是細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的一種通用形式。它們?cè)谘褐醒h(huán)并運(yùn)輸各種生物活性分子來調(diào)節(jié)遠(yuǎn)處靶細(xì)胞的細(xì)胞功能和行為 。因此，與其他人工 NP 相比，外泌體具有天然的遞送治療分子的能力，其優(yōu)勢包括最小的免疫清除和良好的生物屏障穿透性。例如，Haney 等人 (2015)利用外泌體穿過血腦屏障的能力，開發(fā)了一種非侵入性方法將過氧化氫酶輸送到大腦。他們利用鼻腔內(nèi)給藥的載有過氧化氫酶的外泌體穿過血腦屏障，隨后獲得了增強(qiáng)的神經(jīng)保護(hù)作用。到目前為止，已經(jīng)進(jìn)行了多項(xiàng)臨床試驗(yàn)來測試基于外泌體的納米藥物的安全性，其中一些試驗(yàn)在樹突狀細(xì)胞衍生的外泌體中顯示出令人滿意的結(jié)果。
近年來，針對(duì)特定細(xì)胞類型，人們開始研究在工程化外泌體上富集肽配體。與其他人工納米顆粒相比，外泌體有其獨(dú)特的配體修飾策略。修飾可以通過對(duì)親本細(xì)胞進(jìn)行工程改造，使配體自然展示在外泌體表面。對(duì)于肽配體，可以將其編碼序列插入慢病毒表達(dá)質(zhì)粒，轉(zhuǎn)染到生產(chǎn)細(xì)胞中，并與EV跨膜蛋白（如Lamp2b或PDGFR TM結(jié)構(gòu)域）融合。然后肽就會(huì)自然展示在這些細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體外表面。
普遍認(rèn)為外泌體適用于遞送核酸并在細(xì)胞間交換遺傳信息，包含mRNA和microRNA。許多研究表明，外泌體mRNA具有功能性，可以調(diào)控靶細(xì)胞的表型。因此，工程化的外泌體成為靶向基因治療的理想載體。例如，Lydia等人探索了一種用于遞送siRNA的內(nèi)源性腦靶向外泌體（圖4A ）他們將乙酰膽堿受體靶向肽（YTIWMPENPRPGTPCDIFTNSRGKRASNG，RVG）的序列克隆到外泌體膜上小鼠Lamp2b蛋白的N末端（圖4B），然后將工程化質(zhì)粒引入樹突狀細(xì)胞以表達(dá)靶向外泌體。結(jié)果顯示，這些工程化外泌體具有與轉(zhuǎn)染試劑相似的基因敲減效率，且具有明顯的特異性（圖4C）。至于RVG肽修飾的外泌體，它們表現(xiàn)出更低的脫靶效應(yīng)，并且通過在mRNA和蛋白質(zhì)水平上的強(qiáng)烈敲減效率顯示出巨大的治療潛力（圖4D，E）
但需要注意的是，這種肽融合很難預(yù)測和控制。由于靶向肽融合到膜蛋白中形成大的化合物，這些融合蛋白的表達(dá)不良、折疊不良和不正確的展示仍然是潛在的問題。此外，與其他更簡單的NP相比，外泌體難以制備，通常通過超速離心從分泌外泌體的細(xì)胞系中分離，這限制了它們的大規(guī)模應(yīng)用。此外，生產(chǎn)細(xì)胞類型、生理狀態(tài)和制造方案都會(huì)改變外泌體的組成和性質(zhì)，使得外泌體的藥學(xué)表征變得困難，這些特點(diǎn)仍然是將自然分泌的外泌體轉(zhuǎn)化為臨床實(shí)踐的主要障礙。
肽修飾金納米粒子 (AuNPs)
金納米結(jié)構(gòu)具有多種功能，如抗菌、抗癌、藥物輸送、傳感和成像，具有突出的潛力。它們?cè)谏锃h(huán)境中相對(duì)惰性且穩(wěn)定，為生物醫(yī)學(xué)診斷和治療提供了有吸引力的工具。特別是，AuNP 表現(xiàn)出獨(dú)特的局部表面等離子體共振相關(guān)光學(xué)現(xiàn)象，即在協(xié)同電子振蕩激發(fā)下產(chǎn)生強(qiáng)光發(fā)射。AuNP 獨(dú)特的光學(xué)和電子特性使其成為體外診斷的寶貴工具，包括近紅外熒光、增強(qiáng)磁共振成像、表面增強(qiáng)拉曼散射以及光熱和光聲成像。Wu等 (2019)簡要回顧了 AuNPs 在生物成像領(lǐng)域的最新進(jìn)展，本文主要關(guān)注 AuNPs 的治療應(yīng)用。
肽基 AuNP 也已用于將有效載荷引導(dǎo)至其目標(biāo)。Pal 等人報(bào)道了一種用于胰腺癌中網(wǎng)素-1 靶向吉西他濱遞送的 AuNP。網(wǎng)素-1 在胰腺導(dǎo)管腺癌表面異常過表達(dá)，而在健康細(xì)胞中則顯示細(xì)胞質(zhì)表達(dá)。他們使用多功能肽序列 (KTLLPTPYC) 作為靶向配體以及還原劑。該序列源自網(wǎng)素-1 靶向序列 (KTLLPTP)。酪氨酸殘基附著在 C 端以提供還原性，而半胱氨酸殘基附著以與 AuNP 偶聯(lián)。這種修飾肽在傳統(tǒng)合成中起谷胱甘肽的作用，通過原位合成制備AuNP還原，有效簡化了合成過程。這些 AuNPs 通過嘧啶環(huán)或可逆 Au-N 鍵的靜電相互作用與吉西他濱進(jìn)一步功能化，這導(dǎo)致藥物最初爆發(fā)釋放，然后持續(xù)釋放。在隨后的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，序列 KTLLPTP 促進(jìn)間隔物在腫瘤組織中選擇性積累，從而導(dǎo)致對(duì)胰腺導(dǎo)管腺癌細(xì)胞的特異性細(xì)胞毒性高于單獨(dú)的化療藥物。
肽促進(jìn)腫瘤治療遞送系統(tǒng)的挑戰(zhàn)
目前，臨床批準(zhǔn)的藥物遞送系統(tǒng)幾乎都是非配體導(dǎo)向的，完全依靠被動(dòng)靶向?qū)崿F(xiàn)腫瘤蓄積。盡管在動(dòng)物模型中報(bào)道了許多積極的結(jié)果，但很少有報(bào)道顯示配體靶向的NPs對(duì)患者療效有積極影響。臨床轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵挑戰(zhàn)包括臨床生產(chǎn)和全面表征的標(biāo)準(zhǔn)方法不足、對(duì)NPs在體內(nèi)功能和行為的全面了解以及在實(shí)驗(yàn)室模型中重現(xiàn)自然腫瘤的困難。其中一些正在等待技術(shù)開發(fā)，一些則依賴于基礎(chǔ)研究。在此，我們重點(diǎn)關(guān)注肽在克服此類困難方面的潛力，并強(qiáng)調(diào)適當(dāng)?shù)碾耐繉涌赡軙?huì)影響和調(diào)節(jié)NPs表面血清蛋白冠的形成和組成，這可能有助于在體內(nèi)獲得更好的性能。
靜脈注射后，基于納米顆粒的遞送系統(tǒng)的生物物理特性是一個(gè)重要的考慮因素，包括配體穩(wěn)定性、配體功能、循環(huán)時(shí)間和清除特性。納米顆粒進(jìn)入生物環(huán)境后，納米顆粒表面將與生物分子混合物（尤其是蛋白質(zhì)）快速相互作用，形成一層動(dòng)態(tài)的、高度依賴于生物環(huán)境的蛋白質(zhì)冠層。高豐度蛋白質(zhì)形成初始冠層，并逐漸被緊密結(jié)合的蛋白質(zhì)去除，形成熱力學(xué)上有利的硬冠層。蛋白質(zhì)冠層的表現(xiàn)很難預(yù)測，并且常常會(huì)對(duì)納米顆粒在體內(nèi)的命運(yùn)產(chǎn)生意想不到的影響具有不期望的活性或功能。人們普遍認(rèn)為，肽靶向遞送系統(tǒng)表面周圍存在蛋白質(zhì)冠狀物可能會(huì)抑制靶向配體與其受體的結(jié)合親和力，降低納米顆粒的靶向能力，從而導(dǎo)致意想不到的生物分布、藥代動(dòng)力學(xué)和體內(nèi)療效。
在這一領(lǐng)域，適當(dāng)?shù)耐繉涌梢哉{(diào)控蛋白冠的形成和性質(zhì)。一般來說，調(diào)理素如免疫球蛋白G、補(bǔ)體因子和纖維蛋白原等可以吸附在NPs表面，引發(fā)巨噬細(xì)胞識(shí)別和吞噬消除。如果這一過程受到抑制，可以降低免疫系統(tǒng)對(duì)NPs的識(shí)別和清除。相反，當(dāng)血清白蛋白和脂蛋白等調(diào)理素在NPs表面富集時(shí)，識(shí)別被阻斷，可以增加循環(huán)時(shí)間(。近幾年，聚乙二醇 (PEG) 等隱形聚合物被廣泛用于限制調(diào)理素的吸附和降低 NPs 的清除。此類隱形聚合物可以在 NPs 周圍形成保護(hù)層，并為吸附提供空間屏障 ( Moore et al., 2015 )。其中一些還可以調(diào)節(jié)表面電荷和疏水性以獲得更好的生物相容性。此外，對(duì) dysopsonins 具有高結(jié)合親和力的肽可能促進(jìn)有益蛋白質(zhì)冠的形成，從而可能降低 NPs 的快速清除。Chen et al. (2009)Yu等設(shè)計(jì)了一種具有交替正電荷（K）和負(fù)電荷（E）殘基的超低污染肽。這種混合電荷序列具有強(qiáng)水合能力，可在NPs表面形成水合層，從而阻止非特異性蛋白質(zhì)吸附。然而，隱身性能和靶向性能之間存在矛盾，許多研究表明隱身涂層與細(xì)胞特定攝取的降低有關(guān)。總體而言，在設(shè)計(jì)修飾涂層時(shí)，必須考慮生物相容性和決定NPs命運(yùn)的靶向性之間的微妙平衡。更多具有預(yù)期特性的肽序列等待設(shè)計(jì)、篩選和鑒定。
結(jié)論
納米技術(shù)發(fā)展迅速，靶向肽也在這一背景下受到越來越多的青睞。這種協(xié)同作用將納米結(jié)構(gòu)和生物活性肽的良好特性結(jié)合起來，可以豐富生物功能，并克服單個(gè)材料的自然局限性。在過去的幾十年里，與肽結(jié)合的納米粒子已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的有力工具。許多肽功能化的納米材料已被開發(fā)用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，包括藥物輸送、生物成像、液體活檢和靶向治療。納米技術(shù)已經(jīng)徹底改變了我們發(fā)現(xiàn)和管理新生物醫(yī)學(xué)的方式。然而，諸如對(duì)納米結(jié)構(gòu)與生物界面相互作用的了解不足等障礙仍然存在。謹(jǐn)慎設(shè)計(jì)和進(jìn)一步探索以提高這些納米制劑的安全性和有效性將是一項(xiàng)必要的長期項(xiàng)目。
免責(zé)聲明：本文為行業(yè)交流學(xué)習(xí)，版權(quán)歸原作者及原雜志所有，如有侵權(quán)，可聯(lián)系刪除。文章標(biāo)注有作者及文章出處，如需閱讀原文及參考文獻(xiàn)，可閱讀原雜志。
