蛋白-蛋白相互作用(PPIs)在正常的細(xì)胞過程中起著至關(guān)重要的作用。在各種疾病,包括癌癥的過程中,受到管制的PPI不正常。因此,這些PPIs可以作為癌癥治療的潛在治療靶點(diǎn)。然而,盡管在小分子藥物和生物制劑方面取得了快速的進(jìn)展,但仍然很難定位于PPIs,尤其是那些細(xì)胞內(nèi)的PPIs。大環(huán)肽在靶向調(diào)節(jié)不良PPIs中的治療作用越來越受到重視。大環(huán)肽具有尺寸適中、選擇性強(qiáng)、結(jié)合性強(qiáng)等特點(diǎn),使其成為很好的藥物選擇。此外,一些腫瘤類大循環(huán)肽藥物已被美國食品藥品管理局(FDA)批準(zhǔn)用于臨床。在這里,我們綜述了大循環(huán)肽在癌癥治療中的最新發(fā)展。還討論了機(jī)遇和挑戰(zhàn),以激發(fā)新的視角。
介紹：蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用（PPIs）是大多數(shù)細(xì)胞過程的中心。已經(jīng)證明PPIs的失調(diào)可以導(dǎo)致包括癌癥在內(nèi)的多種疾病的發(fā)病機(jī)制。一個(gè)著名的例子是小鼠雙分鐘2 （MDM2）及其同源物MDMX對(duì)腫瘤抑制蛋白p53的負(fù)調(diào)控。這些PPIs的破壞會(huì)產(chǎn)生致癌活性。另一個(gè)著名的例子是程序性細(xì)胞死亡蛋白1 （PD-1）與程序性細(xì)胞死亡配體1 （PD-L1）之間的相互作用，它在減弱對(duì)癌細(xì)胞的免疫應(yīng)答中起著關(guān)鍵作用，從而導(dǎo)致癌癥免疫逃逸。因此，靶向病理性PPIs作為一種有吸引力的癌癥治療策略得到了越來越多的關(guān)注。
大環(huán)肽已成為一類理想的藥物候選人,可用于定位PPIs。它們由具有5-14個(gè)氨基酸殘留物的大循環(huán)支架的各種分子組成,分子量在500-2000之間。。大環(huán)肽是一類結(jié)構(gòu)多樣的分子，包含不同類型的分子，包括天然大環(huán)肽、擬肽、釘接肽、β-發(fā)夾擬肽、雙環(huán)肽以及一些結(jié)構(gòu)未命名的大環(huán)肽。釘接肽是指具有α-螺旋構(gòu)象的環(huán)狀肽。類似地，β-發(fā)夾模擬物是指具有β-發(fā)夾基序的環(huán)狀肽。α-螺旋和β-發(fā)夾都可以定位于各種PPIs的活性位點(diǎn)，其構(gòu)象是決定這些肽的生物利用度和生物活性的主要因素。因此，釘接肽和β-發(fā)夾模擬物是理想的候選藥物。另一方面，雙環(huán)肽和其他具有未命名結(jié)構(gòu)的肽也被開發(fā)作為疾病治療的新候選藥物。雙環(huán)肽是一種具有兩個(gè)大環(huán)的肽，這使得雙環(huán)肽具有雙功能。這四種類型的大環(huán)肽都被用于藥物開發(fā)。
大環(huán)肽的不同構(gòu)象空間吸引了藥物化學(xué)家的想象力。隨著多肽藥物發(fā)現(xiàn)的快速發(fā)展，越來越多的大環(huán)肽抗腫瘤藥物已經(jīng)進(jìn)行或完成了早期臨床試驗(yàn)。在臨床試驗(yàn)中測試的化合物的詳細(xì)情況，包括適應(yīng)癥和靶點(diǎn)見表1。此外，F(xiàn)DA已批準(zhǔn)兩種大環(huán)肽藥物pasireotide（2014）和lanreotide（2014）用于治療庫欣病、肢端肥大癥和神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤患者（表2）。這兩種藥物是人類激素的衍生物。迄今為止，已經(jīng)有幾個(gè)平臺(tái)被用于開發(fā)大環(huán)肽藥物，包括噬菌體/mRNA展示、肽和蛋白的分裂素環(huán)連接（SICLOPPS）、one-bead one-compound（OBOC）文庫和隨機(jī)非標(biāo)準(zhǔn)肽集成發(fā)現(xiàn)（RaPID）系統(tǒng)。這些多產(chǎn)的技術(shù)使研究人員能夠產(chǎn)生針對(duì)幾乎任何蛋白質(zhì)靶標(biāo)的特異性和有效的大環(huán)肽。這些技術(shù)的細(xì)節(jié)已經(jīng)在前面的幾篇評(píng)論中得到了很好的總結(jié)。
本文綜述了大環(huán)肽藥物的研究進(jìn)展，重點(diǎn)介紹了它們?cè)诎┌Y治療中的應(yīng)用。首先，我們比較了使用大環(huán)肽來靶向蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用而不是其他候選藥物（如小分子藥物和生物制劑）的優(yōu)勢。然后，我們根據(jù)其靶點(diǎn)的位置分別回顧了兩種腫瘤大環(huán)肽的進(jìn)展：細(xì)胞外或細(xì)胞內(nèi)PPIs。最后，我們討論了發(fā)現(xiàn)新的大環(huán)肽藥物的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。
利用大環(huán)肽靶向PPIs的優(yōu)勢
與小分子藥物、線性肽和生物制劑[蛋白質(zhì)和單克隆抗體（mAbs）]相比，使用大環(huán)肽靶向PPIs有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)（表3）。首先，它可以靶向小分子藥物和生物制劑通常“undruggable”的蛋白質(zhì)PPIs界面。由于缺乏結(jié)合位點(diǎn)，選擇性差或結(jié)合表面積小，小分子很難調(diào)節(jié)PPIs。然而，由于更大的表面積和更高的結(jié)構(gòu)復(fù)雜性，肽可以在多個(gè)和遙遠(yuǎn)的位點(diǎn)與PPIs相互作用，具有更高的選擇性。另一方面，由于細(xì)胞滲透性差，生物制劑僅限于靶向細(xì)胞外PPIs。大環(huán)肽可靶向細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)PPIs，具有較好的細(xì)胞通透性和組織穿透性。其次，隨著合成方法的進(jìn)步，估計(jì)多肽藥物的總費(fèi)用可能低于小分子藥物。第三，多肽具有較低的免疫原性、毒性和較低的脫靶效應(yīng)。此外，與線性肽相比，環(huán)化不僅可以減少極性表面積，增加細(xì)胞通透性，提高對(duì)蛋白酶的穩(wěn)定性，而且可以使肽在正確的三維構(gòu)象中以更低的熵結(jié)合成本與靶蛋白相互作用。因此，近年來，大環(huán)肽在靶向PPIs方面占據(jù)了特定的空間，引起了人們的關(guān)注（表4）。
靶向細(xì)胞外PPIs的大環(huán)肽
根據(jù)“五規(guī)則（Ro5）”，低分子量（MW小于500）、計(jì)算logP小于5、少于5個(gè)氫鍵供體和少于10個(gè)氫鍵受體的分子具有良好的細(xì)胞滲透性。大環(huán)肽違反了上述所有參數(shù)，導(dǎo)致細(xì)胞滲透性不理想可能是大環(huán)肽的致命弱點(diǎn)。在這種情況下，靶向細(xì)胞外PPIs，特別是細(xì)胞表面受體與其配體之間的相互作用，似乎為大環(huán)肽的臨床應(yīng)用提供了一條途徑，以繞過遞送挑戰(zhàn)（圖1）)。
生長抑素類似物
生長抑素是一類天然的環(huán)狀肽激素，在胰腺δ細(xì)胞、胃腸道、神經(jīng)細(xì)胞和某些腫瘤中表達(dá)。生長抑素可以激活生長抑素受體（SSTRs），最終抑制激素分泌，調(diào)節(jié)神經(jīng)元離子通道傳遞和細(xì)胞生長停滯。SSTRs是一個(gè)G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）家族，包括5個(gè)亞型，稱為SSTR1-5。不同腫瘤類型的SSTRs發(fā)生率不同。神經(jīng)內(nèi)分泌腫瘤和神經(jīng)系統(tǒng)腫瘤表達(dá)高密度的SSTR2。但其他腫瘤類型，如腎細(xì)胞癌（RCC）、淋巴瘤和非活動(dòng)性腺瘤，SSTR2或其他SSTR亞型較少。SSAs用于腫瘤治療的基本原理取決于相關(guān)腫瘤組織中SSTR亞型的表達(dá)。SSAs誘導(dǎo)的SSTRs活化導(dǎo)致腫瘤相關(guān)病理生理激素分泌和腫瘤生長受到抑制（圖1A）。兩種從生長抑素、lanreotide衍生的大環(huán)肽藥物(表1；圖2A，化合物1)和pasireotide(表1；圖2B，化合物2)，目前已被FDA批準(zhǔn)用于臨床實(shí)踐。
另一方面，SSAs也可能在非內(nèi)分泌腫瘤類型中有潛在的應(yīng)用，因?yàn)檫@些腫瘤也表達(dá)SSTRs。因此， off-label 外使用lanreotide或pasireotide治療此類疾病也可能是有希望的。盡管SSAs抗腫瘤活性的完整機(jī)制尚未被證實(shí)，但一些可能的作用機(jī)制，包括酪氨酸激酶抑制，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯，促凋亡作用，抑制癌細(xì)胞粘附和腫瘤血管生成，已被報(bào)道。Lanreotide和pasireotide在幾個(gè)臨床前模型中顯示出抗腫瘤作用，包括胰腺導(dǎo)管腺癌（PDAC）、口腔鱗狀細(xì)胞癌、甲狀腺癌和前列腺癌。然而，從這些非內(nèi)分泌腫瘤中獲得的臨床數(shù)據(jù)仍然有限且令人沮喪。這兩種藥物在幾個(gè)臨床隊(duì)列中沒有或有限的益處。臨床前和臨床數(shù)據(jù)之間的爭議可能是由于未調(diào)查入組患者的SSTR法規(guī)和ssa的腫瘤細(xì)胞毒性不足。新一代SSAs對(duì)更廣泛的SSTR亞型具有更好的親和力，更大的腫瘤細(xì)胞毒性，需要更好的臨床試驗(yàn)計(jì)劃來評(píng)估SSAs在非內(nèi)分泌腫瘤中的作用。
CXC趨化因子受體4 （CXCR4）拮抗劑
CXCR4在20多種人類癌癥類型中過表達(dá)，并與晚期疾病狀態(tài)和不良預(yù)后相關(guān)。CXCR4與其天然配體CXCL12（也稱為基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α， SDF-1α）之間的相互作用包括一個(gè)生物axis，是一個(gè)經(jīng)過充分驗(yàn)證的PPI治療靶點(diǎn)。它在動(dòng)員癌細(xì)胞和造血干細(xì)胞從骨髓到外周血和癌癥進(jìn)展，包括癌細(xì)胞的增殖、侵襲和血管生成中起著至關(guān)重要的作用。目前，唯一上市的CXCR4抑制劑是plerixafor （AMD 3100，一種小分子藥物），用于非霍奇金淋巴瘤（NHL）和多發(fā)性骨髓瘤（MM）患者的干細(xì)胞動(dòng)員。截至目前，已有4種大環(huán)肽藥物作為CXCR4拮抗劑被報(bào)道，其中3種處于臨床試驗(yàn)階段(表2；圖1 b)
Motixafortide （BL-8040, BKT140）(表2；圖3A，化合物3)是一種異位環(huán)肽，是CXCR4的首個(gè)肽拮抗劑，并被歐盟委員會(huì)和FDA指定為治療胰腺癌的 orphan drug。它是由一種名為T22的天然蛋白質(zhì)修飾而成的。Motixafortide 的抑制機(jī)制與多立沙不同。當(dāng)plerixafor作為弱部分激動(dòng)劑時(shí)，motixafortide作為一種反向激動(dòng)劑，具有更高的親和力和更持久的CXCR4占用，顯示IC50為1 nM。它在MM和白血病細(xì)胞中引入了獨(dú)特的細(xì)胞特異性促凋亡信號(hào)通路，并通過改變miR-15a/16-1的表達(dá)誘導(dǎo)急性髓性白血�。ˋML）母細(xì)胞凋亡。此外，Motixafortide 可能是一種免疫調(diào)節(jié)劑，通過募集外周免疫祖細(xì)胞，從而增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)。Motixafortide 單藥治療和聯(lián)合化療或免疫治療對(duì)各種類型的癌癥都是安全的，并且從聯(lián)合治療中獲益。這些癌癥包括AML、慢性髓性白血�。–ML）、MM、PDAC和非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）。
LY2510924(表2；圖3C，化合物5)是通過中通量篩和合理設(shè)計(jì)得到的。它是一種體內(nèi)穩(wěn)定性高的CXCR4抑制劑，但存在一些潛在的安全性問題和有限的藥物療效。首先，它在男性腫瘤模型中表現(xiàn)出合理的臨床前活性。通過結(jié)構(gòu)建模分析，LY2510924占據(jù)了CXCR4的結(jié)合點(diǎn)，與CXCR4的Arg30、Asp187、Arg188、Phe189、Gln200、His 113、Tyr190、Glu288等殘基有接觸。LY2510924的潛在機(jī)制是，它可能通過抑制cxcl12刺激的MAPK-ERK/PI3K-AKT和β-catenin通路，誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯（G1到G2-M進(jìn)程）。LY2510924單藥治療在白血病、多種實(shí)體瘤異種移植模型和乳腺癌轉(zhuǎn)移模型中顯示出劑量依賴性的抗腫瘤生長和抗轉(zhuǎn)移活性。當(dāng)聯(lián)合使用時(shí)，它通過抑制TGF-β信號(hào)傳導(dǎo)，提高了FLT3抑制劑在臨床前FLT3突變AML模型中的效率。其次，LY2510924的特點(diǎn)和優(yōu)勢在于其較高的體內(nèi)穩(wěn)定性。LY2510924一期臨床試驗(yàn)的消除半衰期為9.16小時(shí)（20mg /天），遠(yuǎn)高于普立沙福（4.4-5.6小時(shí)）、莫替沙肽（0.29-0.72小時(shí)）和巴力沙福肽（5小時(shí)）。因此，每日一次注射LY2510924用于臨床慢性治療似乎是可能的。但LY2510924的安全性及臨床抗癌能力有待關(guān)注。在一項(xiàng)小細(xì)胞肺癌（SCLC） II期臨床試驗(yàn)中，LY2510924加一線標(biāo)準(zhǔn)治療（SOC）組的嚴(yán)重不良事件發(fā)生率高于單獨(dú)使用SOC組（51% vs. 30.2%）。此外，聯(lián)合用藥與單藥相比并沒有提高藥物療效（中位PFS: 5.88個(gè)月vs 5.85個(gè)月，p=0.98）。同樣，在RCC臨床試驗(yàn)中，LY2510924與舒尼替尼聯(lián)合使用也沒有改善藥物療效（中位PFS: 8.1個(gè)月對(duì)12.3個(gè)月）。LY2510924的臨床作用機(jī)制有待進(jìn)一步研究。
Maro等人報(bào)道了一種新的大環(huán)肽，命名為peptide R54 （Pep R54，圖3D，化合物6）。根據(jù)分子動(dòng)力學(xué)結(jié)果，Pep R54的Arg4、2-Nal5和His6側(cè)鏈占據(jù)了CXCR4的次要和主要位點(diǎn)。它模擬CXCL12選擇性地結(jié)合CXCR4的跨膜束，在體外實(shí)驗(yàn)中，以劑量依賴的方式比plerixafor更有效地抑制CXCL12介導(dǎo)的細(xì)胞遷移。此外，Pep R54在PES43小鼠異種移植模型中與免疫治療聯(lián)合顯示出協(xié)同作用。上述這些CXCR4拮抗劑的大環(huán)肽在癌癥治療中為靶向CXCR4/CXCL12 axis 提供了有價(jià)值的工具。
免疫檢查點(diǎn)抑制劑
在過去的幾十年里，抑制性免疫檢查點(diǎn)阻斷已經(jīng)成為癌癥治療的第五大支柱，僅次于手術(shù)、化療、放療和靶向治療。抑制免疫檢查點(diǎn)對(duì)于維持自身耐受性和在應(yīng)對(duì)致病性感染時(shí)盡量減少附帶組織損傷至關(guān)重要。這種復(fù)雜的免疫反應(yīng)依賴于適應(yīng)性和先天免疫系統(tǒng)的相互作用。然而，這些檢查點(diǎn)可能參與癌癥的發(fā)生和進(jìn)展，導(dǎo)致腫瘤免疫監(jiān)視逃逸和抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。因此，利用ICIs靶向抑制免疫檢查點(diǎn)以增強(qiáng)抗癌免疫能力的研究越來越多。
PD-1/PD-L1axis 是一個(gè)完善的T細(xì)胞免疫檢查點(diǎn)，負(fù)性控制適應(yīng)性免疫系統(tǒng)（圖1C）。PD-1主要在抗原刺激的T細(xì)胞表面表達(dá)。PD-1/PD-L1經(jīng)常在癌細(xì)胞和抗原提呈細(xì)胞上表達(dá)，與PD-1/PD-L1結(jié)合后，PD-1/PD-L1相互作用降低T細(xì)胞的活化、增殖和存活，導(dǎo)致T細(xì)胞衰竭，保護(hù)癌細(xì)胞免受細(xì)胞溶解性T細(xì)胞介導(dǎo)的破壞。
目前已經(jīng)開發(fā)出幾種靶向PD-1/PD-L1 axis 的大環(huán)肽抑制劑。Bristol-Myers Squibb報(bào)道了兩種用于PD-1/PD-L1阻斷的大環(huán)肽（圖1C）。第一類大環(huán)肽包括BMSpep-57、BMSpep-71和BMSpep-99（圖4A-C，化合物7、8和9）。在均勻時(shí)間分辨熒光法中，這些肽的IC50值分別為9 nM、7 nM和153 nM，以確定它們抑制PD-1/PD-L1相互作用的活性。這些肽在體外以劑量依賴的方式恢復(fù)T細(xì)胞受體應(yīng)答啟動(dòng)子的活性，其中BMSpep-57是最強(qiáng)的。這些肽的藥效團(tuán)與其他已報(bào)道的小分子PD-1/PD-L1抑制劑無關(guān)，為設(shè)計(jì)新的和更強(qiáng)大的PD-1/PD-L1軸拮抗劑提供了藍(lán)圖。Bristol-Myers Squibb開發(fā)的另一種大環(huán)肽的代表是BMS-986189（化合物10），該化合物于2018年在健康人群中完成了I期臨床試驗(yàn)（NCT0273973），但其結(jié)構(gòu)尚未公布。根據(jù)相關(guān)專利，BMS-986189對(duì)PD-L1具有很強(qiáng)的親和力，IC50值為1.03 nM。Gao等人也報(bào)道了一種與PD-1具有高結(jié)合親和力的大環(huán)肽C8（圖4D，化合物11）。C8的Arg5和Cys9與PD-1的Thr76和Asn 74形成氫鍵，干擾PD-1/PD-L1的相互作用。通過干擾相互作用和激活CD8+ T細(xì)胞，C8在CT26小鼠異種移植模型中以CD8+ T細(xì)胞依賴的方式發(fā)揮抗腫瘤作用。
Hedgehog信號(hào)蛋白抑制劑
HH信號(hào)通路在胚胎模式和發(fā)育中起著至關(guān)重要的作用。然而，癌細(xì)胞分泌的HH蛋白誘導(dǎo)腫瘤浸潤間質(zhì)細(xì)胞中HH信號(hào)通路過度激活，進(jìn)而通過幾種旁分泌信號(hào)促進(jìn)腫瘤的生長。因此，配體誘導(dǎo)的HH信號(hào)通路激活已成為一種治療靶點(diǎn)（圖1D）。Owens等人基于HH相互作用蛋白的HH蛋白結(jié)合環(huán)（圖1D），鑒定了一個(gè)名為HL2-m5的大環(huán)肽（圖5A，化合物13）。HL2-m5的Trp4和Met10殘基與HH蛋白形成了潛在的相互作用。HL2-m5在體外抑制配體依賴性HH信號(hào)通路激活，抑制HH信號(hào)依賴性基因轉(zhuǎn)錄。此外，HL2-m5的抑制活性優(yōu)于小分子抑制劑robotnikinin （IC50: 250 nM vs 15 μM）。
RTKs是一個(gè)跨膜受體家族，在調(diào)節(jié)細(xì)胞間通訊和各種細(xì)胞過程中起關(guān)鍵作用。RTKs的異常激活導(dǎo)致許多類型的人類惡性腫瘤。因此，rtk已成為治療干預(yù)的重要靶點(diǎn)，目前基于RTK的癌癥治療已廣泛應(yīng)用于臨床。大環(huán)肽被認(rèn)為可以通過破壞配體受體PPIs來干擾RTK的激活。
間充質(zhì)-上皮轉(zhuǎn)化（MET）酪氨酸激酶受體由MET原癌基因編碼。MET被其天然配體肝細(xì)胞生長因子（HGF）異常激活，觸發(fā)了涉及腫瘤發(fā)生的多步驟信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)，似乎總是與不良預(yù)后相關(guān)。因此，HGF/MET信號(hào)的致癌作用為MET抑制劑的臨床研究提供了基礎(chǔ)。HiP-8（圖1E， 5B，化合物14）是一種由12個(gè)氨基酸組成的大環(huán)肽，由Katsuya等人鑒定。它以劑量依賴性的方式與HGF的NK4和SP結(jié)構(gòu)域相互作用，從而變構(gòu)抑制HGF/MET相互作用，從而阻止MET在體內(nèi)活化（圖1E）。此外，當(dāng)用64Cu標(biāo)記時(shí)，HiP-8變體可作為hgf陽性腫瘤PET無創(chuàng)成像的特異性生物標(biāo)志物。
其他RTKs，如表皮生長因子受體（EGFR）、血管內(nèi)皮生長因子受體（VEGFR）和成纖維細(xì)胞生長因子受體（FGFR），也經(jīng)常在多種形式的人類惡性腫瘤中過度表達(dá)。它們?cè)趯?shí)體瘤的惡性生長和發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。Yin等人、Imanishi等人和Stanton等人報(bào)道了幾種通過抑制配體受體PPIs來抑制EGFR和VEGFR的大環(huán)肽。類似地，Lipok等人報(bào)道了一種大環(huán)肽，一種FGF-FGFR相互作用拮抗劑，可以阻斷FGF誘導(dǎo)的細(xì)胞增殖40%。雖然還需要對(duì)這些化合物的功效進(jìn)行更多的研究，但這些大環(huán)肽為靶向RTKs治療癌癥提供了有希望的工具。
靶向細(xì)胞內(nèi)PPIs的大環(huán)肽
據(jù)估計(jì)，人類蛋白質(zhì)之間約有130,000種二元相互作用，其中大多數(shù)是細(xì)胞內(nèi)PPIs。這些PPIs通常對(duì)傳統(tǒng)的小分子藥物無效。因此，多年來人們一直致力于用大環(huán)肽靶向這些細(xì)胞內(nèi)PPIs。雖然違反Ro5，但一些大環(huán)肽可以通過被動(dòng)擴(kuò)散、內(nèi)吞和內(nèi)體逃逸、方向易位或與膜轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白結(jié)合進(jìn)入細(xì)胞（圖6A）。盡管這些穿透細(xì)胞的大環(huán)肽的細(xì)胞活性尚未被測試，但大環(huán)肽已成為調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)PPIs的有希望的模式，并被用于藥物發(fā)現(xiàn)（圖6）。
自噬抑制劑
大量臨床前研究表明，抑制自噬可能是一種有效的治療策略，可以改善癌癥患者的預(yù)后。Chloroquine and hydroxychloroquine是臨床上唯一可用的自噬抑制劑。然而，這兩種藥物的治療窗口非常狹窄，并且藥物在治療相關(guān)劑量下引起的毒性表明需要開發(fā)針對(duì)自噬的新藥。
Gray等人發(fā)現(xiàn)了一種名為SUPR4B1w的大環(huán)肽（圖7，化合物15），其靶向微管相關(guān)蛋白輕鏈（LC）3。LC3作為自噬過程的核心，對(duì)自噬體的成熟至關(guān)重要。SUPR4B1w的Trp1和Val5殘基與LC3相互作用，以劑量依賴的方式進(jìn)一步阻斷自噬體成熟，并使幾種耐藥細(xì)胞系對(duì)順鉑介導(dǎo)的細(xì)胞毒性重新致敏（圖6B）。此外，在轉(zhuǎn)移性癌癥小鼠模型中，SUPR4B1w與卡鉑聯(lián)合使用幾乎完全抑制了腹腔內(nèi)腫瘤的生長。
Ubiquitin-proteasome系統(tǒng)
UPS在細(xì)胞生物學(xué)過程的許多方面發(fā)揮重要作用，通過泛素標(biāo)記蛋白質(zhì)，然后降解靶蛋白。泛素化的核心是通過泛素（Ub）或聚脲（polyb）鏈修飾蛋白質(zhì)底物。這一過程是由泛素激活酶（E1s）、泛素結(jié)合酶（E2s）、泛素連接酶（E3s）和去泛素化酶（DUBs）的順序相互作用精確調(diào)控的。E3連接酶作為泛素化級(jí)聯(lián)最后一步的關(guān)鍵組分，負(fù)責(zé)將泛素轉(zhuǎn)移到底物和Ub鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。相反，DUBs從Ub鏈上切割Ub以逆轉(zhuǎn)泛素化。UPS的失調(diào)與癌變、侵襲和癌細(xì)胞增殖有關(guān)。因此，靶向UPS已成為癌癥治療的一個(gè)有吸引力的靶點(diǎn)（圖6C）。
E3泛素連接酶抑制劑
轉(zhuǎn)錄因子p53是一種著名的腫瘤抑制因子，其穩(wěn)態(tài)對(duì)其腫瘤抑制功能至關(guān)重要。p53的失活幾乎是所有癌癥的一個(gè)特征。泛素化是p53穩(wěn)定性的關(guān)鍵調(diào)控因子之一。
在人乳頭瘤病毒（HPV）誘導(dǎo)的上皮腫瘤中，p53被HPV癌蛋白E6和E3連接酶E6相關(guān)蛋白（E6AP）募集和降解。Yamagishi等人發(fā)現(xiàn)了一種名為CM11-1的抗E6AP大環(huán)肽抑制劑（圖8A，化合物16），它可以在體外阻止E6AP催化的p53多泛素化。
去泛素酶或Ub鏈抑制劑
USP22是一種去泛素酶，可從組蛋白2B中去除泛素，并作為致癌驅(qū)動(dòng)因子。Morgan等人已經(jīng)開發(fā)了USP22的大環(huán)肽抑制劑，其中一個(gè)代表性的抑制劑名為hD1（圖8D，化合物19）。在體內(nèi)可選擇性抑制USP22。
一些大環(huán)肽特異性靶向Lys48連接的Ub鏈，這是誘導(dǎo)26s蛋白酶體降解靶蛋白的關(guān)鍵。Ub4a（圖8E，化合物20）和mJ08-L8W（圖8F，化合物21）是這些化合物的兩個(gè)代表。它們通過與Lys48連接的Ub鏈和Lys48連接的泛素二聚體結(jié)合，以劑量依賴的方式破壞蛋白酶體的識(shí)別，從而在體外導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡，在體內(nèi)抑制腫瘤生長。
KRAS抑制劑
大鼠肉瘤（RAS）原癌基因家族是約30%癌癥中最常發(fā)生突變的癌基因。該家族的蛋白成員包括HRAS、NRAS和KRAS。KRAS是癌癥中最常見的突變亞型。當(dāng)與GTP結(jié)合時(shí)，RAS編碼的小GTP酶轉(zhuǎn)化為活性形式，刺激下游信號(hào)通路，調(diào)節(jié)各種細(xì)胞功能。由致癌RAS編碼的突變小gtpase被鎖定在活性狀態(tài)，從而構(gòu)成觸發(fā)下游的致癌途徑。由于缺乏適合小分子抑制劑的表面口袋，RAS一度被認(rèn)為是不可藥物的靶標(biāo)。2021年，基于臨床試驗(yàn)的幾項(xiàng)令人鼓舞的結(jié)果，小分子抑制劑sotorasib獲得了FDA的加速批準(zhǔn)，成為首個(gè)KRAS靶向治療藥物。2022年，F(xiàn)DA接受了另一種小分子抑制劑adagrasibn的新藥申請(qǐng)，用于治療KRAS G12C突變的NSCLC患者。盡管已經(jīng)取得了進(jìn)展，但靶向KRAS突變?nèi)匀皇撬幬镩_發(fā)中的重大挑戰(zhàn)。
抗RAS的大環(huán)肽已被證明是治療此類RAS突變型癌癥的有希望的策略（圖6D）。Buyanova等人報(bào)道了一種名為B4-27的泛RAS抑制劑，一種雙環(huán)肽。在體內(nèi)低劑量（≤5 mg/kg）阻斷活化的RAS與效應(yīng)蛋白的相互作用，導(dǎo)致RAS突變癌細(xì)胞凋亡，抑制腫瘤生長。然而，泛RAS抑制可能不適用于臨床，因?yàn)橐吧蚏AS在正常細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)中是必不可少的，并且可能產(chǎn)生毒性問題。此外，KRAS的不同突變具有不同的生化特性，這可能會(huì)影響治療反應(yīng)。因此，針對(duì)這些特定突變體的抑制劑正在開發(fā)用于RAS靶向治療。
KRpep-2d是一種大環(huán)肽，是首次報(bào)道的選擇性KRAS-G12D抑制劑。雖然該化合物存在細(xì)胞活性低、誘導(dǎo)肥大細(xì)胞脫顆粒等缺點(diǎn)，但為后續(xù)KRAS抑制劑的開發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在此支架的基礎(chǔ)上，開發(fā)了兩個(gè)大環(huán)肽KS-58（圖9A，化合物22）和MP-3995（圖9B，化合物23），它們具有更高的結(jié)合親和力，增加了細(xì)胞通透性，并具有更好的細(xì)胞活性。KS-58是Sakamoto等報(bào)道的第一個(gè)在體內(nèi)具有抗癌活性的KRAS-G12D抑制劑。KS-58與KRAS形成疏水和陽離子-π疊加相互作用。此外，當(dāng)KS-58與吉西他濱聯(lián)合使用時(shí)，在PANC-1小鼠異種移植模型中具有協(xié)同生長抑制作用。然而，KS-58需要高劑量才能顯示其療效，盡管沒有觀察到不良副作用。后來，Lim等人報(bào)道了另一種體外具有抗癌活性的改良肽MP-3995。有利的屬性是MP-3995僅在KRAS依賴的癌細(xì)胞系中表現(xiàn)出抗增殖作用，而在KRAS獨(dú)立的細(xì)胞系中沒有作用，顯示出其高選擇性和潛在的低毒性。這些化合物仍處于起步階段，但很可能進(jìn)入KRAS突變腫瘤的臨床試驗(yàn)。此外，Zhang等人報(bào)道了三種不同于KRpep-2d的靶向KRAS-G12D突變的新大環(huán)肽支架。Pei等人也開發(fā)了KRAS- g12v突變的細(xì)胞滲透性大環(huán)肽，在體外阻斷KRAS激活的信號(hào)通路，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡。它們可能開啟KRAS抑制劑發(fā)現(xiàn)的新篇章。
遵循“五法則（Ro5）”的分子被認(rèn)為具有良好的細(xì)胞滲透性。然而，大環(huán)肽似乎違反了所有五個(gè)參數(shù)，成為完美的候選藥物，因?yàn)樗鼈兊姆肿恿看笥?00（表3），因?yàn)樗鼈兊慕Y(jié)構(gòu)中有更多的氫鍵供體和受體（圖2-5,7-9）。但這并不妨礙它們成為成功的藥物。首先，大環(huán)肽的細(xì)胞通透性介于小分子的高通透性和無環(huán)肽的低通透性之間（表3）。其次，許多大環(huán)肽在小鼠模型和臨床試驗(yàn)中顯示出較高的體內(nèi)療效。第三，事實(shí)證明，大環(huán)肽可以作為成功的候選藥物。FDA現(xiàn)在已經(jīng)批準(zhǔn)了許多大環(huán)肽藥物用于治療人類疾病，包括癌癥（表1）。這些藥物在疾病治療中的成功應(yīng)用刺激了人們對(duì)開發(fā)更多大環(huán)肽藥物的日益關(guān)注。
目前，大環(huán)肽領(lǐng)域正處于一個(gè)激動(dòng)人心的階段。大環(huán)肽顯示出功能多樣化和廣泛的信號(hào)可塑性。用大環(huán)肽靶向失調(diào)的PPIs是一種很有前途的癌癥治療策略。根據(jù)美國國家癌癥研究所網(wǎng)站的統(tǒng)計(jì)，癌癥是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡的主要原因之一，并且每年癌癥發(fā)病率都在逐漸增加。到2040年，新的癌癥病例預(yù)計(jì)將上升到2950萬。此外，每年與癌癥相關(guān)的費(fèi)用也是巨大的。例如，2018年美國用于癌癥治療的全國支出估計(jì)為1508億美元。而且在未來，由于癌癥發(fā)病率的增加，癌癥費(fèi)用可能會(huì)上升。因此，包括大環(huán)肽在內(nèi)的抗癌藥物的銷量是巨大的。同時(shí)，隨著合成方法的進(jìn)步，肽類藥物的估計(jì)總費(fèi)用可能低于小分子藥物。因此，大環(huán)肽藥物將為治療癌癥患者提供一種更具成本效益的方法。
然而，在所有情況下，判斷大環(huán)肽是否比小分子藥物或生物制劑更受青睞還為時(shí)過早。仍有一些挑戰(zhàn)需要解決。
首先，膜的滲透性仍然是最關(guān)鍵的挑戰(zhàn)之一。近幾十年來，在開發(fā)高活性細(xì)胞穿透肽方面取得了關(guān)鍵進(jìn)展，例如氨基酸取代和肽主鏈的修飾。其中一些研究最近得到了很好的評(píng)價(jià)。隨著新的合成方法的發(fā)展，如計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)策略、MOrPH-PhD、工程化tRNA和“捕獲釋放”策略，這一障礙可能很快就會(huì)被克服。與此同時(shí)，對(duì)大環(huán)肽的藥代動(dòng)力學(xué)，特別是對(duì)大環(huán)肽的組織選擇性、消除機(jī)制以及與伴隨藥物的相互作用的研究卻很少。鑒于大環(huán)肽與小分子藥物和生物制劑并不相同，因此對(duì)這些因素的理解對(duì)于藥物開發(fā)時(shí)間表至關(guān)重要，這將影響這些新化合物的成功概率。需要對(duì)大環(huán)肽的藥效學(xué)進(jìn)行進(jìn)一步研究，以保證對(duì)大環(huán)肽有更好的了解。
其次，盡管一些大環(huán)肽在臨床前表現(xiàn)出了出色的抗癌活性，但其功效并不總是能成功地轉(zhuǎn)化為臨床。最具代表性的案例是默克公司開發(fā)的西倫吉肽。Cilengitide是一種αvβ3和αvβ5整合素抑制劑，是一種含RGD的大環(huán)肽。在幾個(gè)早期臨床試驗(yàn)中，西倫吉肽已顯示出潛在的抗腫瘤活性，可提高膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的生存率。然而，多中心隨機(jī)3期試驗(yàn)（NCT00689221）顯示，西倫吉肽治療并沒有改善膠質(zhì)母細(xì)胞瘤患者的無進(jìn)展生存期（PFS）和總生存期。西倫吉肽被宣布將來不會(huì)被開發(fā)成抗癌藥物。有一些可能的原因可以解釋這一點(diǎn)。第一個(gè)原因可能在于大環(huán)肽的固有性質(zhì)。膜通透性差、脫靶效應(yīng)和生物活性不足可能是導(dǎo)致失敗的原因。其次，大多數(shù)大環(huán)肽的概念驗(yàn)證研究都是在癌細(xì)胞系和動(dòng)物模型中進(jìn)行的。雖然動(dòng)物疾病模型可以模擬癌癥的某些方面，但這些模型不能完全模擬人類癌癥的復(fù)雜性。大多數(shù)臨床前研究使用小鼠模型進(jìn)行活性和藥代動(dòng)力學(xué)研究，這與人類患者不同。在未來，將需要更多的工具來建立癌癥模型，以更可靠地驗(yàn)證潛在的候選藥物。第三，很少有可靠的臨床前生物標(biāo)志物適合預(yù)測大環(huán)肽藥物的臨床獲益。第四，癌癥患者的合并癥會(huì)影響臨床試驗(yàn)的決定，這可能導(dǎo)致進(jìn)行臨床試驗(yàn)時(shí)的偏倚。最后，未來的臨床試驗(yàn)設(shè)計(jì)應(yīng)基于臨床前研究、患者生物標(biāo)志物狀況和臨床知識(shí)。令人困惑的是，腫瘤類型可以顯著影響藥物反應(yīng)。SSAs的抗腫瘤作用僅在少數(shù)特定腫瘤患者中觀察到。這與治療靶點(diǎn)廣泛存在于各種腫瘤的事實(shí)相矛盾。未來的研究方向還可以著眼于提高這些藥物對(duì)其他癌癥類型的抗癌療效，擴(kuò)大其臨床適應(yīng)癥。另一方面，由于癌癥的異質(zhì)性，在癌癥治療中設(shè)計(jì)有效的聯(lián)合療法至關(guān)重要。然而，大環(huán)肽與化療或免疫治療的聯(lián)合治療并不總是顯示出利潤。有時(shí)，它們甚至?xí)黾佣拘�。為了進(jìn)一步提高這些肽在癌癥治療中的成功率，有必要與其他形式的治療（如化療、放療或免疫治療）開發(fā)合適的聯(lián)合療法。
綜上所述，腫瘤大環(huán)肽藥物的研究范圍正在不斷擴(kuò)大。雖然該領(lǐng)域存在一些挑戰(zhàn)，但大環(huán)肽仍然為治療癌癥提供了獨(dú)特的機(jī)會(huì)。大環(huán)肽可以成為我們抗癌治療的武器。
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