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。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、結(jié)合性強等特點,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)病機制。一個著名的例子是小鼠雙分鐘2 （MDM2）及其同源物MDMX對腫瘤抑制蛋白p53的負(fù)調(diào)控。這些PPIs的破壞會產(chǎn)生致癌活性。另一個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，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。在臨床試驗中測試的化合物的詳細(xì)情況，包括適應(yīng)癥和靶點見表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)有幾個平臺被用于開發(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，重點介紹了它們在癌癥治療中的應(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有幾個優(yōu)點（表3）。首先，它可以靶向小分子藥物和生物制劑通�！皍ndruggable”的蛋白質(zhì)PPIs界面。由于缺乏結(jié)合位點，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，肽可以在多個和遙遠(yuǎn)的位點與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，估計多肽藥物的總費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）、計算logP小于5、少于5個氫鍵供體和少于10個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。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G蛋白偶聯(lián)受體（GPCRs）家族，包括5個亞型，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，因為這些腫瘤也表達(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制尚未被證實，但一些可能的作用機制，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，已被報道。Lanreotide和pasireotide在幾個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。這兩種藥物在幾個臨床隊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計劃來評估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生物axis，是一個經(jīng)過充分驗證的PPI治療靶點。它在動員癌細(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)胞動員。截至目前，已有4種大環(huán)肽藥物作為CXCR4拮抗劑被報道，其中3種處于臨床試驗階段(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的首個肽拮抗劑，并被歐盟委員會和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 的抑制機制與多立沙不同。當(dāng)plerixafor作為弱部分激動劑時，motixafortide作為一種反向激動劑，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)胞中引入了獨特的細(xì)胞特異性促凋亡信號通路，并通過改變miR-15a/16-1的表達(dá)誘導(dǎo)急性髓性白血病（AML）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，與CXCR4的Arg30、Asp187、Arg188、Phe189、Gln200、His 113、Tyr190、Glu288等殘基有接觸。LY2510924的潛在機制是，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，它通過抑制TGF-β信號傳導(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的特點和優(yōu)勢在于其較高的體內(nèi)穩(wěn)定性。LY2510924一期臨床試驗的消除半衰期為9.16小時（20mg /天），遠(yuǎn)高于普立沙福（4.4-5.6小時）、莫替沙肽（0.29-0.72小時）和巴力沙福肽（5小時）。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。在一項小細(xì)胞肺癌（SCLC） II期臨床試驗中，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個月vs 5.85個月，p=0.98）。同樣，在RCC臨床試驗中，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個月對12.3個月）。LY2510924的臨床作用機制有待進(jìn)一步研究。
Maro等人報道了一種新的大環(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。它模擬CXCL12選擇性地結(jié)合CXCR4的跨膜束，在體外實驗中，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 提供了有價值的工具。
免疫檢查點抑制劑
在過去的幾十年里，抑制性免疫檢查點阻斷已經(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。抑制免疫檢查點對于維持自身耐受性和在應(yīng)對致病性感染時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以增強抗癌免疫能力的研究越來越多。
PD-1/PD-L1axis 是一個完善的T細(xì)胞免疫檢查點，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)答啟動子的活性，其中BMSpep-57是最強的。這些肽的藥效團(tuán)與其他已報道的小分子PD-1/PD-L1抑制劑無關(guān)，為設(shè)計新的和更強大的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（NCT0273973），但其結(jié)構(gòu)尚未公布。根據(jù)相關(guān)專利，BMS-986189對PD-L1具有很強的親和力，IC50值為1.03 nM。Gao等人也報道了一種與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信號蛋白抑制劑
HH信號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信號通路過度激活，進(jìn)而通過幾種旁分泌信號促進(jìn)腫瘤的生長。因此，配體誘導(dǎo)的HH信號通路激活已成為一種治療靶點（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信號通路激活，抑制HH信號依賴性基因轉(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，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)生的多步驟信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)，似乎總是與不良預(yù)后相關(guān)。因此，HGF/MET信號的致癌作用為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，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)。它們在實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，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)肽可以通過被動擴散、內(nèi)吞和內(nèi)體逃逸、方向易位或與膜轉(zhuǎn)運蛋白結(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有吸引力的靶點（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，RAS編碼的小GTP酶轉(zhuǎn)化為活性形式，刺激下游信號通路，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，基于臨床試驗的幾項令人鼓舞的結(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，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，因為野生型RAS在正常細(xì)胞信號傳導(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，這可能會影響治療反應(yīng)。因此，針對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，但為后續(xù)KRAS抑制劑的開發(fā)提供了堅實的基礎(chǔ)。在此支架的基礎(chǔ)上，開發(fā)了兩個大環(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等報道的第一個在體內(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，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。此外，Zhang等人報道了三種不同于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參數(shù)，成為完美的候選藥物，因為它們的分子量大于500（表3），因為它們的結(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中顯示出較高的體內(nèi)療效。第三，事實證明，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)域正處于一個激動人心的階段。大環(huán)肽顯示出功能多樣化和廣泛的信號可塑性。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，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)計將上升到2950萬。此外，每年與癌癥相關(guān)的費用也是巨大的。例如，2018年美國用于癌癥治療的全國支出估計為1508億美元。而且在未來，由于癌癥發(fā)病率的增加，癌癥費用可能會上升。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，隨著合成方法的進(jìn)步，肽類藥物的估計總費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價。隨著新的合成方法的發(fā)展，如計算機輔助設(shè)計策略、MOrPH-PhD、工程化tRNA和“捕獲釋放”策略，這一障礙可能很快就會被克服。與此同時，對大環(huán)肽的藥代動力學(xué)，特別是對大環(huán)肽的組織選擇性、消除機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，因此對這些因素的理解對于藥物開發(fā)時間表至關(guān)重要，這將影響這些新化合物的成功概率。需要對大環(huán)肽的藥效學(xué)進(jìn)行進(jìn)一步研究，以保證對大環(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。在幾個早期臨床試驗中，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3期試驗（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被開發(fā)成抗癌藥物。有一些可能的原因可以解釋這一點。第一個原因可能在于大環(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)肽的概念驗證研究都是在癌細(xì)胞系和動物模型中進(jìn)行的。雖然動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影響臨床試驗的決定，這可能導(dǎo)致進(jìn)行臨床試驗時的偏倚。最后，未來的臨床試驗設(shè)計應(yīng)基于臨床前研究、患者生物標(biāo)志物狀況和臨床知識。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。這與治療靶點廣泛存在于各種腫瘤的事實相矛盾。未來的研究方向還可以著眼于提高這些藥物對其他癌癥類型的抗癌療效，擴大其臨床適應(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，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特的機會。大環(huán)肽可以成為我們抗癌治療的武器。
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