噬菌怖肽庫技術在新型藥物設計中的應用

噬菌怖肽庫技術在新型藥物設計中的應用 ? ??? 傳統藥物 的開發一般是從自然界的動物、植物和微生物中分離出具有特定藥理作用的化學物質或蛋白質(多肽)，然后對于化學物質(一般是作為藥物研究的先導化合物)再經過進一步的設計、改造及合成有效的功能藥物；而對于蛋白質(多肽)，則一般通過基因工程手段進行改造發展成基因工程藥物。目前大部分藥物是通過這些方法獲得的，但此方法往往周期長、風險高、耗資巨大，并帶有很大的盲目性。而從噬菌體肽庫中，通過親和篩選的方法，可以得到具有特定生物活性的多肽如酶抑制劑、抗菌肽等，作為新型藥物或先導藥物。 ??? 利用噬菌體肽庫技術篩選藥物的主要依據是：任何藥物都是通過受體發揮作用的，這就需要藥物與受體發生特異性結合，而受體一般都是蛋白質或核酸，這種相互結合的位點就為藥物篩選與設計提供丁科學依據，避免盲目性。 ??? 1．酶抑制劑 ??? 噬菌體肽庫技術是尋找蛋白酶抑制性多肽的理想工具。蛋白酶的作用位點或別構效應的調節位點往往位于空間結構上的裂縫中，通過這些裂縫蛋白酶可以與其底物發生特異性結合，從而發揮酶活性。而抑制劑通常也是與這些裂縫結合，發揮抑制酶的作用。Hyde-DeRuysche等(2000年)利用噬菌體肽庫技術篩選到了6種酶的抑制劑。同年，Dennis也從肽庫中篩選到了能抑制絲氨酸蛋白E因子Ⅶa(FⅦa)活性的小肽，FⅦa是凝血機制的一個關鍵調節因子，這個小肽與FⅦa有很高的特異性和很強的親和力，而且通過結構分析實驗發現該小肽與FⅦa的結合區域不在已知活性位點內，小肽是通過非競爭性的結合及別構效應來抑制FⅦa活性的。還有以血小板為靶目標篩選肽庫獲得的凝血酶抑制劑，其抗血小板聚合的生物學活性是現有抑制劑的10倍。 ??? 2．尋找細胞因子拮抗劑和激動劑 ??? 以細胞因子受體的全部序列或胞外區為靶目標對肽庫進行篩選，可以找到與靶受體高親和力結合的小肽，對其進行測序和生物活性檢測。在此基礎上設計出能模擬細胞因子活性部位的小肽，用以代替整個細胞因子發揮作用，已成為藥物開發的一種有力手段。尋找到的小分子模擬肽可克服大分子藥物的相對分子質量大、組織滲透性弱、體內運輸能力差、不穩定、有宿主免疫原性等缺點，同時具備了分子小、可口服等優點。 ??? 目前已找到多種細胞因子的模擬小肽。如從環肽庫中篩選到1個特異性抑制血管生成素活性的小肽，可在一定程度上阻止腫瘤的轉移。此外，對于細胞因子IL-1、腫瘤壞死因子(TNF)、胰島素樣生長因子等的模擬肽都已找到，它們都可不同程度地拮抗天然細胞因子的活性。一些細胞因子的激動劑也相繼被找到，如血小板生成素(TPO)受體的激動劑，可刺激TPO依賴細胞的增殖和小鼠骨髓細胞的分化。EPO受體的激動劑可刺激小鼠紅細胞的生成。這些小肽序列都為設計小分子模擬藥物提供了一定的基礎。 ??? 3．腫瘤特異性黏附肽 ??? 在腫瘤的藥物治療過程中，化學藥物在體內擴散后，不僅作用于腫瘤，還作用于健康的組織和器官，因而在殺傷腫瘤的同時，也給機體帶來了很大的副作用，最終影響治療腫瘤的效果。而利用特異性結合于腫瘤組織或器官的小分子多肽作為抗癌藥物的傳遞載體，就能解決這個問題，從而改善藥物導向的特異性，實現治療的針對性和安全性。噬菌體肽庫技術可用于確定腫瘤細胞和組織器官上的特異性結合肽，并以此結合肽為載體與藥物相聯，這樣可以有效地提高定向傳遞治療藥物的能力。目前該技術用于腫瘤導向治療研究主要集中在3個方面：一是篩選腫瘤特異性結合肽，與藥物偶聯后用于腫瘤導向治療；二是篩選與腫瘤轉移有關的黏附分子，為腫瘤診斷和抑制腫瘤轉移提供了一個有前途的方法；三是篩選腫瘤結合肽后與基因偶聯，用于基因治療。 ??? 1996年，Pasqualini和Ruoslahti第一次創造性地在動物模型體內篩選出了特異結合腦和腎的噬菌體結合肽，其后成功篩選到3條分別與惡性黑素瘤和乳腺癌特異性結合的RGD-4C以及含有NGR和GSL序列的小肽，其特異性較腦和腎正常組織高20倍以上。1998年，同一實驗室的Arap等利用這些特異性結合肽與化療藥物多柔比星(阿霉素)偶聯成新型免疫導向藥物，在荷瘤裸鼠中取得了很好的抗腫瘤效果，目前該成果已進入了臨床治療或造影測試階段。Arap，和Pasqualini等人將這兩條小肽與誘導細胞凋亡的小肽進行化學偶聯，發現凋亡小肽在導向小肽的引導下直接進入腫瘤血管內皮細胞，可以破壞細胞的膜線粒體，從而誘發內皮細胞凋亡，而對其他細胞沒有影響。他們又將NGR小肽與腫瘤壞死因子-α(TNF-α)偶聯，實驗發現NGR小肽可以明顯地提高了TNF-α抑制腫瘤生長的效果。同時這些結合肽在體內的作用機制也被闡明，它們分別與腫瘤表面結合的分子特征已經揭示，為這些小肽作為靶向分子的應用提供了理論依據。此后又有很多類似的報道，目前已經獲得了一批能特異性結合小鼠、人各種組織和腫瘤的結合肽。