Omiganan

题目:Peptide-based drugs in immunotherapy: current advances and future prospects出处:https://doi.org/10.1007/s12032-025-02739-9摘要在免疫治疗领域，基于肽的药物作为一类新型疗法展现出巨大潜力，可用于治疗自身免疫性疾病、癌症及其他免疫相关疾病。由于肽类物质能够精确调控免疫反应，因此被开发用于免疫治疗，作为疫苗、免疫调节剂和佐剂。它们可模拟内源性信号或与免疫细胞相互作用，从而增强机体识别和攻击肿瘤的能力，或在自身免疫性疾病中恢复免疫耐受。值得注意的是，肽类疗法在促进肿瘤特异性免疫应答以及提高现有免疫治疗（如免疫检查点抑制剂）疗效方面已显示出良好前景。然而，尽管潜力巨大，肽类药物的临床转化仍面临诸多挑战，例如免疫原性、生物利用度和肽稳定性等问题。近年来，肽工程领域的进展，包括药代动力学优化、受体结合亲和力提升以及新型递送系统的开发，为克服这些障碍提供了可能。通过使用脂质体、纳米颗粒及其他递送方式，可提高肽类药物的靶向分布和疗效，从而增强其治疗价值。本文综述了基于肽类药物在免疫治疗领域的现状，重点探讨了近年来的科学进展、作用机制及临床应用，并分析了将肽类疗法从实验室推向临床仍需克服的障碍，同时提出了未来研究方向的建议。通过解决这些关键问题，我们希望展示肽类药物在革新免疫治疗策略方面的巨大潜力。1 引言肽类治疗药物已成为现代免疫治疗中一种具有变革性的疗法，其独特的生物化学和药理特性使其介于小分子药物与生物制剂之间。这类分子通常由2至50个氨基酸组成，在调控细胞信号通路、模拟内源性配体以及调节蛋白质-蛋白质相互作用（PPIs）方面展现出卓越的多功能性。在癌症免疫治疗领域，肽类药物正被越来越多地开发用于调控关键的免疫检查点、激活效应免疫细胞以及增强抗原呈递。其结构可调性、相对简便的合成过程以及易于进行化学修饰的特点，使得研究人员能够精确设计药物动力学和药代动力学特性，从而克服单克隆抗体和细胞因子疗法长期以来存在的局限性。肽类免疫治疗药物的创新之处在于其能够作用于癌症-免疫循环的多个环节。它们可通过模拟肿瘤相关抗原（TAA）或新抗原，作为直接的T细胞激活剂，通过主要组织相容性复合体（MHC）呈递途径，有效促进CD8⁺和CD4⁺ T细胞的强烈应答。同时，肽类物质还能通过竞争性阻断PD-1/PD-L1、CTLA-4、LAG-3、TIGIT和VISTA等抑制性免疫检查点通路，成功恢复免疫反应。这使得它们能够在不引发单克隆抗体靶向免疫检查点阻断所常见高系统性毒性的前提下，逆转肿瘤微环境的免疫抑制状态。此外，肽类还可被设计用于模拟或调节细胞因子（如IL-2和IL-15），从而选择性地刺激细胞毒性淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞的增殖与活性，同时最大限度减少脱靶效应。该领域的一项特别具有突破性的进展是肽模拟物的设计——这类合成类似物在结构上与肽相似，但引入了非天然支架、D-氨基酸以及环化骨架。这些创新显著提高了蛋白水解稳定性、膜通透性和受体结合亲和力，克服了快速降解和生物利用度低等关键局限性。肽模拟物在保持天然肽所需生物活性的同时，展现出更优的系统保留性和安全性，使其成为临床转化极具前景的候选药物。此外，先进的递送策略进一步增强了肽类药物的多功能性。肿瘤靶向肽可与细胞毒性药物或纳米颗粒偶联，实现靶向递送，从而提高治疗指数。同时，基于肽的制剂还可针对多种给药途径进行优化，包括皮下、静脉、经皮、鼻腔和肺部给药，每种途径都带来独特的挑战与机遇，有助于提升患者的依从性和临床疗效。尽管肽类免疫疗法前景广阔，但仍面临体内半衰期短、因合成杂质导致的免疫原性以及蛋白酶降解等转化障碍。解决这些问题需要结合肽化学、免疫生物学和纳米技术的多学科方法。本文旨在全面分析肽类及拟肽类药物在免疫治疗中的作用机制、设计原则、免疫学意义及其临床转化。通过整合分子工程、递送优化和免疫调节方面的见解，可建立一个统一的框架，凸显肽类在重塑癌症治疗模式以及推动新一代精准免疫治疗发展方面的变革潜力。2 肽类药物在免疫治疗中的作用机制 2.1 肽对免疫系统的调节作用 为了诱导耐受性，肽类和肽模拟物可通过增强或抑制免疫反应而发挥免疫调节作用。设计基于肽的免疫调节药物需要了解B细胞或T细胞表位及其结构限制。关于肽的结构、合成及侧链的研究，已推动了新型自身免疫病和癌症治疗药物的发展。本文探讨了肽类及肽模拟物在免疫调节方面的开发进展。在癌症治疗中，利用肽表位可使机体学会识别并局部或全身性地清除癌细胞。2.2 T细胞应答的激活 T细胞是适应性免疫的核心，其功能是识别并清除病原体或转化细胞，同时维持对自身抗原的耐受。T细胞的活化依赖于与抗原呈递细胞（APC）在免疫突触处形成的双信号机制。第一信号由T细胞受体（TCR）与抗原呈递细胞（如树突状细胞、巨噬细胞或B淋巴细胞）表面MHC分子沟槽中所呈递的抗原肽结合而产生，该相互作用赋予免疫应答特异性。第二信号即共刺激信号，对于确保T细胞完全活化并避免无能状态至关重要，它通过共刺激分子之间的相互作用传递，包括CD28-B7（CD28-CD80）、LFA-1-ICAM-1（CD11a-CD18-CD54）以及CD2-CD58。当T细胞同时接收到这两个信号后，将发生克隆扩增，并分化为效应亚群，从而启动针对病原体或肿瘤细胞的特异性免疫应答（图1）。尽管自然杀伤（NK）细胞属于先天免疫效应细胞，但其抗肿瘤功能与适应性免疫应答——尤其是T细胞活化——存在显著交叉。肽类疗法通过调节这种相互作用，在上游发挥重要作用。例如，NK细胞分泌趋化因子CCL5和XCL1，可招募1型常规树突状细胞（cDC1），从而增强树突状细胞介导的细胞毒性T淋巴细胞（CTL）活化。能够放大这种招募作用的肽类或生物制剂，可 间接促进T细胞的初始活化。此外，NK细胞诱导释放的FLT3L可促进cDC1扩增，有利于在肿瘤微环境中实现CD8⁺ T细胞的交叉呈递。针对cGAS-STING等先天免疫通路的肽类调控也能促进T细胞应答。肿瘤来源的2′3′-cGAMP激活STING后，会诱导I型干扰素释放，进而刺激NK细胞并增强树突状细胞的活化，这对启动T细胞免疫至关重要。那些模拟或增强STING激动作用的治疗性肽类，在先天信号活性较低的肿瘤中展现出启动该级联反应的潜力。此外，NK细胞来源的干扰素-γ可上调抗原呈递细胞（APC）上的MHC II类分子，并增强T细胞的活化。因此，靶向先天免疫-NK细胞界面的肽类治疗药物可通过趋化因子驱动、细胞因子介导的树突状细胞授权以及STING通路激活，作为下游抗肿瘤T细胞反应的重要启动者和放大器。2.3 自然杀伤（NK）细胞的调控 NK细胞通过整合抑制性、活化性、细胞因子及黏附受体的信号来调节自身活性，以应对肿瘤等“异常自身”细胞。MHC/HLA分子上的自身肽段可建立自身耐受，而“缺失自身”假说则解释了当抑制性受体（KIR或NKG2A）无法识别HLA时NK细胞被激活的机制。KIR主要结合多态性的HLA-C（以及部分HLA-A/B），而NKG2A则与保守的HLA-E相互作用。在发育过程中，NKG2A的表达早于KIR，成熟NK细胞则以表达KIR为标志。与T细胞不同，NK细胞不会对HLA不匹配产生反应，从而降低移植物抗宿主病（GvHD）的风险；同时由于其活化过程不涉及克隆扩增或GM-CSF/IL-3的分泌，因此也较少引发细胞因子释放综合征（CRS），其主要依赖IFN-γ发挥作用（而非T细胞驱动的TNF-α/IL-6或巨噬细胞产生的IL-1）。这些特性使NK细胞在临床研究中具有广阔前景。肽类药物通过调节NK细胞的活化阈值、恢复其细胞毒性功能或增强细胞因子信号通路，来调控NK细胞的反应。NK细胞利用一套精密调控的激活性和抑制性受体系统（包括CD16、NKG2D、NKp30以及抑制性受体NKG2A和KIRs），识别并杀伤应激或恶性细胞。肿瘤细胞常会脱落或下调这些受体的配体；而肽类分子可通过增强配体表达或模拟高亲和力配体来弥补这一缺陷。一个显著的例子是MULT1，这是一种高亲和力的可溶性NKG2D配体，与MICA/MICB不同，它不会诱导NK细胞功能麻痹，反而能阻断低亲和力配体引起的脱敏效应，从而增强全身性的NK细胞活性。此外，经过肽工程改造的细胞因子变体，如super-2（一种高亲和力IL-2变体）和bempegaldesleukin（聚乙二醇化IL-2），可在降低毒性和Treg扩增的同时，更有效地激活NK细胞。这些改造后的细胞因子优先刺激IL-2Rβ–γ信号通路，并维持NK介导的抗肿瘤控制作用，尤其在MHC I缺失的肿瘤中效果显著。增强IL-12/IL-18信号传导的肽类还能促进NK细胞产生IFNγ，进一步增强其抗肿瘤活性。肽类免疫检查点抑制剂——靶向PD-1、TIGIT或NKG2A——可解除抑制性信号传导，恢复利用这些免疫检查点的肿瘤中自然杀伤细胞的功能。因此，基于肽的治疗策略为重新激活耗竭的自然杀伤细胞并增强其在免疫治疗中的疗效提供了一种多方面的手段。2.4 通过肽类药物实现免疫检查点抑制 由于能够利用靶向免疫检查点受体（如CTLA-4和PD-1）的抗体，癌症治疗的预后已发生显著改变，从而实现了极为持久的治疗反应。借助药物激活患者自身免疫系统来靶向癌细胞，这一治疗范式的复兴使免疫疗法成为癌症治疗的第五大支柱。免疫检查点阻断疗法通过干扰共抑制性受体与配体形成的免疫突触，从而“解除”免疫系统的制动。通过解除这种抑制，重新激活或唤醒细胞毒性T淋巴细胞（CTL），进而实现对肿瘤的抑制。CTLA-4和PD-1是最早被发现并用于开发治疗药物的免疫检查点受体（图2）。基于肽的免疫检查点抑制剂（ICIs）通过直接结合免疫检查点复合物（如PD-1/PD-L1和CTLA-4/CD80）中的蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）界面，即“热点”区域而发挥作用。例如，肽类分子NP-12是最早靶向PD-1的肽之一，由关键结合基序设计而成，在体内表现出显著的抗肿瘤活性。另一肽类分子CLP002通过噬菌体展示技术获得，可抑制PD-L1，并且相比抗体类药物具有更优的肿瘤渗透能力。为进一步提高生物利用度并增强对酶降解的抵抗力，D-构型肽DPPA-1经化学优化后得到OPBP-1，该分子在体内表现出高疗效，并可通过水凝胶制剂口服给药。针对CTLA-4，研究人员开发了环状肽ERY2-4，其具有高结合亲和力，能有效阻断CTLA-4/CD80相互作用，同时不引发抗体介导的不良毒性反应，从而成为一种更安全的免疫调节替代方案，不会损害细胞毒性T淋巴细胞或调节性T细胞。除这些经典靶点外，肽类药物还被用于靶向新发现的免疫检查点。DTBP-3 可阻断 TIGIT，该受体与 CD226 竞争结合 CD155，从而恢复肿瘤微环境中T细胞的活化。类似地，HVEM（14–39）和 gD（1–36）肽可抑制 BTLA/HVEM 通路，该通路与慢性T细胞功能障碍有关。针对具有双重功能的免疫检查点 VISTA，研究人员开发了 AP1049，靶向其相互作用的关键位点，比抗 VISTA 抗体更有效地促进T细胞增殖。环状肽 C25 靶向 LAG-3，可减少调节性T细胞浸润，并增强小鼠肿瘤模型中CD8⁺ T细胞的功能。从机制上看，这些肽通过抑制下游免疫抑制信号级联发挥作用。例如，阻断 PD-1 可防止 SHP-1/2 的招募，恢复 PI3K/AKT 通路，从而增强T细胞活化并促进 IL-2 分泌。靶向 CD47 的肽类（如 Pep-20）可破坏其“不要吃我”信号，使巨噬细胞介导的肿瘤细胞吞噬及后续抗原呈递成为可能，且不会引发贫血——这是抗 CD47 抗体疗法常见的副作用。2.5 基于肽的细胞因子调控在免疫治疗中的应用细胞因子是一类糖蛋白或低分子量多肽，可介导炎症反应、细胞分化和增殖。由于其在血液中的半衰期较短，细胞因子的作用范围受到限制，通常在特定刺激下于一定时间内产生。因此，细胞因子常表现出旁分泌或自分泌效应。然而，像白细胞介素（IL）-7和造血生长因子这类细胞因子则例外，它们在体内持续生成。细胞因子靶细胞的细胞膜上表达高亲和力受体，当细胞因子与受体结合后，会触发细胞内信号传导，从而改变基因转录。因此，细胞因子能够影响细胞活动的启动或调节，以及细胞的增殖与分化。靶细胞通过表达相应的受体组合，整合来自不同细胞因子暴露的时间和浓度信息。因此，不同细胞因子之间常出现不同程度的协同或拮抗作用，这是普遍存在的现象。2.6 干扰素-α 由于该细胞因子家族对肿瘤细胞具有直接的促凋亡和抗增殖作用，大剂量用于治疗多种实体瘤和血液系统恶性肿瘤。由于其强大的抗血管生成效应，高剂量的IFN-α还能通过影响肿瘤血管结构发挥抗肿瘤作用。黑色素瘤可采用聚乙二醇化IFN-α进行辅助治疗。由于化学修饰，这种版本在体内的半衰期更长，使肿瘤细胞暴露于更多的IFN-α中。由于更安全、更有效的免疫疗法和靶向治疗的出现，IFN-α在肿瘤血液病学中的应用已逐渐减少。然而，新的细胞因子改良可能通过利用IFN-α的免疫刺激特性（对树突状细胞成熟和T淋巴细胞效应功能至关重要）来改变这一现状。人们认为，白细胞介素2（IL-2）是T淋巴细胞和自然杀伤（NK）细胞发育所必需的细胞因子。因此，它常被用于过继性转移过程中以培养淋巴细胞，并延长癌症患者移植细胞的存活时间。目前，该细胞因子已被批准用于高剂量输注治疗转移性黑色素瘤和肾细胞癌（RCC）。然而，其具有包括多种3级和4级不良反应在内的危险特性，限制了其在推荐剂量下全身给药的应用。目前正在开发基于第二代IL-2的治疗方法，以改善其药代动力学和药效学特性。通过共价结合可延长其在循环中半衰期的物质（如免疫球蛋白Fc结构域或PEG分子），或与靶向该细胞因子的抗体进行嵌合化，均可提升其药代动力学特征。通过采用生物技术策略，在保持与中亲和力IL-2受体结合的同时，减少与高亲和力IL-2受体的结合，从而改善药效学特性，增加可用于刺激T细胞和NK细胞的细胞因子量。IL-2受体由三种不同的三链复合物组成。低亲和力受体仅由IL-2Rα链构成，不能启动细胞内的信号传导级联反应。因此，能够触发信号传导的受体分为中亲和力和高亲和力两类。中亲和力受体由IL-2Rβ链和共同γ链组成。当存在IL-2Rα链时，IL-2的结合亲和力会增强。调节性T细胞（Treg）中高水平的IL-2Rα使IL-2活性偏向于促进Treg细胞增殖，同时降低细胞因子的生物利用度，从而增强抗肿瘤效应细胞——T细胞和NK淋巴细胞的功能。2.7 白细胞介素-15 活化的髓系细胞产生与IL-15Rα结合的膜结合型异二聚体IL-15，并将其跨膜呈递给表达IL-2/IL-15Rβ和共同γ链受体的NK细胞和T细胞。IL-15对NK细胞和CD8+ T细胞的发育具有显著影响，同时还能促进这些细胞的细胞毒性、增殖以及干扰素-γ等细胞因子的合成，从而增强免疫应答。临床前研究结果明确表明，IL-15可能通过T淋巴细胞和NK细胞发挥抗肿瘤作用。由于IL-15不像IL-2那样激活调节性T细胞（Treg），因此NK细胞和T细胞的抗肿瘤活性可能受到限制。此外，IL-15不含有IL-2Rα链，即通常所称的CD25。3 肽类药物的设计与开发 3.1 肽类药物的结构特征及其对稳定性和活性的影响 在评估治疗药物时，分析药代动力学参数（如吸收、分布、代谢和排泄，即ADME）以及药效学（PD）特性至关重要。特别是肽类药物，其药代动力学特征与小分子药物存在显著差异。肽类药物面临的一个主要挑战是口服生物利用度差或几乎为零，因此通常需要采用其他给药途径，最常见的是静脉注射（IV）。尽管静脉给药能确保有效递送，但往往需要在临床环境中进行，限制了患者的自主性。相比之下，口服给药因其便捷性和患者独立性而更受青睐。小分子化合物若符合Lipinski五规则（Ro5）所设定的标准，则被归类为“类药物”分子，该规则基于若干关键性质预测其口服生物利用度，包括分子量低于500 Da、氢键供体少于5个、氢键受体少于10个，以及logP值小于5。符合这些参数的分子更有可能具有口服活性。然而，肽类分子的分子量通常在500至5000道尔顿之间，超过了Lipinski五规则（Ro5）所定义的尺寸限制，而典型的中小分子一般分子量低于500道尔顿。尽管如此，肽类分子无法满足Ro5指南的要求，并不意味着其缺乏治疗潜力，目前市场上或处于临床研究阶段的众多肽类药物已证明了这一点。Santos等人对2012年至2016年间美国FDA批准的肽类药物进行了分析，以评估其是否符合Lipinski五规则（Ro5）。研究结果表明，具有口服生物利用度的肽类分子通常分子量不超过1200道尔顿，logP值介于5到8之间。有趣的是，这些肽类分子的氢键供体和受体数量也大约是Ro5所规定上限的五倍，这凸显了将肽类分子特性与传统小分子相匹配所面临的挑战。尽管已有进展，肽类和生物制剂的口服给药仍面临诸多问题。胃肠道存在多重屏障，首先唾液中的淀粉酶和脂肪酶会通过酶解作用将肽分解为更小的片段。在胃部酸性环境中，肽类还会受到胃蛋白酶和组织蛋白酶等酶的进一步蛋白水解降解。当进入小肠后，pH值的变化以及胰蛋白酶、糜蛋白酶和羧肽酶等额外蛋白酶的作用，进一步削弱了肽的稳定性。与生物制剂相比，肽类在体内的循环半衰期显著更短，通常以天计而非周，因此需要频繁给药，从而影响治疗效果。抗体-药物偶联物（ADC）的发展速度远快于肽-药物偶联物（PDC），部分原因正是由于这些药代动力学方面的限制。循环中的肽尤其容易被可溶性酶（包括外肽酶）降解，这些酶可在肽链末端进行切割。外肽酶被分为氨基肽酶和羧基肽酶，分别作用于肽链的N端和C端，导致肽类在血液中不稳定。肾脏的快速清除进一步缩短了肽类的半衰期，阻碍了其体内研究，并限制了肽类作为有效治疗药物的潜力。分子量低于25 kDa的肽类可轻易通过肾小球滤过膜（孔径约8 nm），且不会被肾小管重吸收。鉴于这些挑战，许多进入临床试验的肽类药物成效有限也就不足为奇，其中大多数候选药物主要针对内分泌疾病。然而，制剂策略的进步已取得一些令人鼓舞的成果。例如，司美格鲁肽于2019年9月获批，标志着一项重要突破，成为少数几种可用于口服的2型糖尿病肽类疗法之一。该配方将司美格鲁肽与钠盐N-[8-(2-羟基苯甲酰基)氨基辛酸]（SNAC）结合，后者是一种缓冲剂，可降低胃蛋白酶对肽类的蛋白水解降解作用，而胃蛋白酶在pH 2至4之间活性最强。尽管司美格鲁肽的成功表明了进展，但在口服肽类疗法更广泛普及之前仍需进一步开发。未来改善肽类药物药代动力学（PK）特性的策略包括增强膜通透性、提高化学和酶稳定性，以及减少肾脏清除率以延长循环半衰期。延长半衰期可通过提高患者依从性和减少给药频率，带来临床和经济上的双重益处。3.2 肽的化学合成 肽的合成已取得显著进展，尤其是固相肽合成（SPPS）技术的发展。该技术由Merrifield于1963年提出，现已大幅改进，通过将氨基酸偶联与脱保护步骤整合到单一反应器中，使肽的生产更加高效。SPPS的基本过程是将氨基酸连接至聚合物树脂上，并对氨基进行脱保护，循环往复。所选用的树脂类型（如4-甲基苯并二氢吡喃胺（HMBA）、Wang树脂、2-氯三苯基氯化物（CTC）或Merrifield树脂）决定了C端是游离羧基还是酰胺基。现代SPPS采用功能化树脂和连接臂，可实现长链肽的合成，甚至在固相上完成环化。Song等人以基于SPPS的S-烷基化和D-氨基酸取代作为优化溶瘤肽的有效策略，通过经济高效的固相S-烷基化方法合成了20种源自LTX-315的肽，并优化了裂解条件，以克服LTX-315在蛋白酶稳定性差、耐久性一般以及合成成本高等方面的局限性。D-对映体MS-20相比LTX-315表现出更优的血清稳定性和持续的抗癌活性，而MS-13则保持了相当的疗效。两种主要的固相合成方法——Fmoc-SPPS和Boc-SPPS——用于去除这些保护基团。Fmoc-SPPS采用较温和的条件脱除芴甲氧羰基（Fmoc）基团，通常更受青睐；而Boc-SPPS使用三氟乙酸脱保护、氢氟酸裂解，仍可用于防止长链肽的聚集。刘等人成功应用Fmoc-SPPS技术开发出ChiP-CeR，一种自递送纳米药物，将光敏剂Ce6和TLR7/8激动剂R837与肿瘤靶向肽（Fmoc-K(Fmoc)-PEG8-CREKA）整合。该嵌合肽可选择性富集于肿瘤部位，诱导光动力疗法（PDT）介导的免疫原性细胞死亡（ICD），并促使巨噬细胞从M2型向M1型极化，从而增强抗肿瘤免疫反应。尽管聚集和天冬酰胺亚胺形成等问题仍然存在，但低取代树脂、微波辅助合成以及伪脯氨酸等创新手段已有效缓解了这些问题，显著提高了产率和纯度。在Fmoc-SPPS中，天冬酰胺的形成是一个显著难题，目前可通过采用微波缩短反应时间，或在脱保护过程中使用1-羟基苯并三唑（HOBt）或Oxyma Pure等试剂来有效控制。例如，Otani等人利用Oxyma Pure和DIC作为偶联试剂，通过Fmoc-SPPS合成了可结合EGFR的肽类分子，在微波合成仪上实现了快速（90°C下仅需2分钟）且高效的氨基酸连接。该双价环状肽被设计用于抑制EGFR二聚化，表现出增强的结合亲和力（约为单价肽的三倍），并进一步与IR700偶联，用于近红外光免疫治疗（NIR-PIT），从而诱导靶向性癌细胞死亡。含50个残基以下的肽类通过Fmoc-SPPS相对容易合成，而更大尺寸的肽则需要更先进的技术以实现规模化生产。CEM Liberty PRIME和CSBio II等自动化合成仪可通过红外或微波加热实现高通量合成，显著加快反应进程。然而，能够实现均匀加热的设备有限，这限制了这些方法在大规模生产中的应用。通常，为符合良好生产规范（GMP）的要求，更倾向于采用温和的反应条件，以减少副反应和杂质的生成。固相肽合成（SPPS）的发展对治疗性肽类药物的进步起到了关键作用。对于某些重组肽类药物（如催产素和特立帕肽），化学合成仍是制备活性药物成分所必需的方法，同时还能通过复杂的修饰手段，使肽类分子适配多种不同应用需求。3.3 肽类修饰技术 近年来，治疗性肽类药物的递送方法在有效性和选择性方面得到了显著提升。由于制剂和递送方式方面的多项创新，包括前药策略、化学修饰、专用药物递送平台，以及某些酶抑制剂和吸收促进剂的联合给药，上述肽类的生物利用度和稳定性均得到大幅提高。本节将探讨这些进展及其独特应用。3.4 肽的环化 未修饰的肽通常在体内不稳定，一般需要进行结构修饰才能用于治疗。一种有效的结构修饰方法是肽的环化，即通过限制肽的几何构象，显著降低其被氨基肽酶和羧基肽酶降解的可能性。这种保护机制是通过同时阻断肽的N端和C端实现的。环化的另一大优势在于，环状肽通常只呈现少数几种特定构象，尤其是β-转角结构，这有助于增强其与靶蛋白活性位点的结合亲和力。Zhang等人发现，某些源自YAP（Yes相关蛋白）的环状肽，如cyclo-[Hcy87-Cys96]，在破坏癌相关复合物TEAD–YAP复合物方面，远比线性肽YAP84–100更有效。此外，Dempsey 等人发现了一种新型环状肽抑制剂，该抑制剂能有效结合并抑制 Pin1 的肽基脯氨酸异构酶活性。Pin1 是一种在多种癌症（如肺癌、乳腺癌、前列腺癌、结肠癌和口腔鳞状细胞癌）中过度表达的酶。Lau 等人采用“一珠一肽”技术筛选随机环状八肽文库，鉴定出二硫键环化的肽类，特别是 cNGXGXXc 类肽（其中最佳候选物为 cNGQGEQc），这些肽可靶向整合素 α3β1。该蛋白在非小细胞肺癌细胞中广泛表达，从而促进细胞黏附。总体而言，环状肽通常比其线性形式具有更高的稳定性和选择性，但并非所有环化方法都能带来这些优势。3.5 主链修饰 3.5.1 天然氨基酸替换 氨基酸序列和类型对肽的结构与功能具有显著影响。因此，通过在主链中替换天然氨基酸来修饰肽，是目前最常用且高效的方法之一。这类修饰通常会改变肽的螺旋性、疏水性和净电荷，从而影响其活性和选择性。肿瘤细胞比正常细胞更具负电性，而抗癌肽（ACPs）通常带正电荷，使其能够有效与肿瘤细胞相互作用。肽的疏水表面与肿瘤细胞外磷脂之间的强疏水相互作用有助于增强抗癌活性，尤其是当这些效应达到良好平衡时。为了评估净电荷对肽效价的影响，通过在亲水面上交换丝氨酸和赖氨酸来修饰K7S肽，获得了净电荷在+4至+10之间、而疏水性保持不变的突变体。在疏水性方面，通过将肽V13KL中的丙氨酸替换为亮氨酸以增加疏水性，或将亮氨酸替换为丙氨酸以降低疏水性，制备了一系列修饰肽。然而，过高的疏水性（A12L/A23L/A20L）会增加对正常细胞的毒性，而降低疏水性（L6A/L21A/V13K）则会减弱选择性。除了疏水性之外，氨基酸的改变还可能影响抗癌肽的螺旋结构。3.5.2 非天然氨基酸的替换 非天然氨基酸的理化性质与天然氨基酸不同，这些特性可用于构建具有独特功能的肽类分子，从而增强其与细胞膜的相互作用。将具有特殊理化性质的非天然氨基酸引入肽链主干，可提高选择性并降低细胞毒性，进而提升治疗指数。研究人员已开发出多种含非天然氨基酸的肽类变体，例如用四氢异喹啉羧酸（Tic）替代苯丙氨酸，用八氢吲哚羧酸（Oic）替代脯氨酸，用L-氨基环己烷羧酸（A6c/A5c）替代丙氨酸或亮氨酸，以及4-二氨基丁4-二氨基丙酸替代赖氨酸。实验表明，经修饰后的A6c-Gly-Tic/Oic肽抗癌活性提高了15倍，且对正常细胞无毒性。此外，D-氨基酸也被用于改造抗癌肽。研究表明，将L-氨基酸替换为D-氨基酸可改变肽的结构。从而降低了对正常细胞的溶血率，并提高了稳定性和抑制效果。例如，PMI肽系列（PMI-1/4）通过将羧基末端的L-丝氨酸替换为D-丝氨酸进行修饰，使其稳定性与抑制活性得到提升。此外，还合成了独特的Bactenecin肽类似物，通过将赖氨酸替换为精氨酸、色氨酸替换为缬氨酸，并进一步将所有D-氨基酸替换为L-氨基酸。这些类似物在高达100 mM的浓度下表现出显著降低的溶血活性，且稳定性有所提高。3.6 侧链修饰 3.6.1 通过胆固醇进行修饰 胆固醇是动物细胞膜的重要组成部分，将其引入抗癌肽中可能促进其自组装，从而增强肽类进入癌细胞的能力。例如，对短肽HAL-2进行胆固醇修饰后得到多个改性版本，其中HAL-C表现出最佳效果，将卵巢癌SKVO3细胞的IC50值从54.1 µM降低至12.7 µM。另一组胆固醇修饰肽（B1-I/II/III/IV）是通过将胆固醇连接到B1肽的N端合成的。其中，B1-I显示出显著增强的抗癌活性，能有效抑制MCF-7乳腺癌、K562红白血病和DU145前列腺癌细胞，对应的IC50值分别为3.1 µM、3.6 µM和4.3 µM。此外，B1-I在正常细胞中的毒性较低，对GES-1细胞和HEK-293细胞的IC50值分别为51.6 µM和48.8 µM。总体而言，胆固醇修饰显著提高了B1-I对癌细胞的选择性，在某些情况下甚至可逆转耐药性。3.6.2 通过磷酸化进行修饰 磷酸化是蛋白质和肽类常见的翻译后修饰方式，涉及将磷酸基团添加到特定的氨基酸（如苏氨酸、酪氨酸和丝氨酸）上。这种修饰可改变肽的性质，并参与多种生物学过程。研究表明，通过分别对天冬氨酸/天冬酰胺和谷氨酸/谷氨酰胺进行磷酸化而获得的磷酸化肽（如Ac-NIYQT-NH₂和Ac-NYYRK-NH₂），能够结合HIV-1逆转录激活蛋白（Tat）。尽管这些肽在大多数情况下IC₅₀值高于1 mM，但Tat-NYYRK在乳腺癌细胞中的IC₅₀为500 µM，且即使在较高浓度下对正常细胞也无毒性。另一项研究通过在模板肽中对丝氨酸进行磷酸化，并将其与细胞穿透肽偶联，构建了三种肽（p-Peptide1/2/3）。这些肽的抗癌活性显著提高，对胶质瘤细胞U251和H4的IC₅₀值分别为50 µM，而未修饰肽的IC₅₀值为150 µM。3.6.3 通过聚乙二醇（PEG）修饰 PEG化是指将聚乙二醇（PEG）共价连接到肽表面的游离侧链基团上，从而改变抗癌肽的理化性质。这种修饰可提高肽的选择性并降低毒性，因为PEG的高分子结构能通过增大分子直径延长肽的半衰期。例如，对Temporin-1CEa肽进行PEG化显著提高了其在血清中的稳定性，尽管其在乳腺癌细胞中的IC50值仍保持不变，为29.32 µM。此外，PEG化还能增强靶向能力，如PEG-CREKA相较于原始肽，在HeLa宫颈癌细胞中表现出更高的累积量，且对正常细胞无毒性。3.6.4 通过糖基化进行修饰 糖基化是指糖基转移酶将糖分子连接到多肽中特定氨基酸上，形成糖苷键的过程。糖基化和磷酸化是许多生物过程中必不可少的常见翻译后修饰方式。糖基化能够增强多肽和蛋白质功能的多样性和范围。然而，经过糖基化的短肽有时可能会失去其活性或功能，并不总是变得更有效。研究表明，R-lycosin-I 肽与单糖结合生成了五种糖肽。其中，连接3′-氨基丙基-D-葡萄糖吡喃糖的 R-lycosin-I 肽在正常 HEK-293 T 细胞中的 IC50 值为 37.4 µM，高于母体肽，表现出更强的细胞穿透能力，并在 A549 三维肿瘤球体模型中展现出更优的性能（IC50 = 9.6 ± 0.3 µM）。其他研究还表明，BMAP-28m、Aurein 1.2 和 IIb 等肽可选择性地杀伤 MX-1 和 MCF-7 癌症细胞。O-糖基化后，所得肽Buforin IIb对乳腺癌细胞增殖表现出强效抑制作用，其IC50值低于8 µM，而在该浓度下对正常细胞的毒性极小。然而，糖基化对另外两种修饰肽的影响则不明显，两种肿瘤细胞类型的IC50值均超过16 µM。3.6.5 通过棕榈酰化进行修饰 在棕榈酰化过程中，棕榈酸通过可逆的硫酯键转化为稳定的脂肪酸酰胺链。该过程称为蛋白质S-酰化，即特定脂肪酸在酶的作用下与蛋白质结合，通过影响其定位，在蛋白质的运输和功能中发挥关键作用。肽类的S-棕榈酰化由多种蛋白酰基转移酶触发，从而改变蛋白质的位置和功能。通过将C14-NH4进行棕榈酰化，合成了两种肽：C16-KKK-NH2（一种脂肪族三肽）和C16-PCatPHexPHexPCat-NH2（一种四肽）。在前列腺癌细胞（DU145）、胰腺癌细胞（MiaPaCa2）以及乳腺癌细胞（MDA-MB-231）中，C16-KKK-NH2的IC50值分别为16.0 µM、30.0 µM和10.0 µM，而C16-PCatPHexPHexPCat-NH2的IC50值则略低，分别为12.5 µM、17.0 µM和23.0 µM。尽管这些数值低于未修饰肽的值，但其效果仍较为有限。对R-lycosin-I肽的进一步研究引入了碳链长度在C12至C20之间的脂肪酸（命名为R-C12至R-C20）。其中，R-C16表现出最强的抗癌活性，其在A549肺癌细胞中的IC50值降至5.0 µM，显著低于未修饰肽的20.0 µM。然而，在此浓度下，R-C16和未修饰肽均对正常人细胞表现出较高的毒性。3.7 通过制剂提高生物利用度 科学界已采用多种技术，通过制剂策略来改善肽类疗法的口服生物利用度。这些方法通常包括使用渗透促进剂以及酸稳定涂层。渗透促进剂可促进肽类穿过上皮细胞，其作用机制是破坏细胞间的连接结构和黏附蛋白，从而开辟旁细胞吸收途径。酸稳定涂层是另一种常见的提高口服生物利用度的方法。这类涂层具有pH敏感性，在胃部低pH环境中保持完整，而在肠道pH升高时分解，从而释放肽类物质。此外，添加柠檬酸可中和多种胃肠道肽酶所需的最适碱性pH环境，从而减缓肽类的降解。同时，制剂也可用于提高静脉注射给药时肽类的生物利用度。一个著名的例子是美国食品药品监督管理局（FDA）批准的Sandostatin LAR，其含有被星形葡萄糖-聚（乳酸-乙醇酸）（Glu-PLGA）聚合物包裹的奥曲肽，这种结构提高了肽类药物的化学和酶稳定性。新型药物的研发，尤其是肽-药物偶联物等靶向治疗药物，都依赖于这类制剂技术。4 肽类药物递送系统的进展 4.1 基于纳米颗粒的递送系统 纳米结构递送系统，如负载肽的纳米颗粒（NPs），是提高肽类吸收率及延长其循环半衰期的一种有前景的策略。以聚合物和二氧化硅为基础的纳米颗粒是目前在癌症治疗中用于递送小分子和肽类药物最广泛使用的载体之一。该系统可通过在纳米颗粒表面修饰适配体、蛋白质、肽、碳水化合物、维生素或抗体等分子，实现治疗剂的靶向递送，使其精准作用于特定细胞或组织。纳米颗粒可通过增强的渗透与滞留效应（EPR）被动富集于肿瘤部位，而主动靶向则通过肽类（如RGD或转铁蛋白）与癌细胞表面过表达的标志物结合，经受体介导的内吞作用实现。在体内，pH敏感或酶响应材料（例如聚(乳酸-羟基）可在酸性的肿瘤微环境中降解，或在遇到溶酶体蛋白酶时分解，从而将肽类药物直接释放到细胞质中，避免被内体捕获，提高治疗效果。例如，谢及其同事设计了中空介孔二氧化硅纳米颗粒（HMSNs），用于负载两种具有不同疏水特性的黑色素瘤相关肽（HGP10025–33和TRP2180–188）。这些肽被装载至HMSNs中，随后再包裹于脂质体内部，形成稳定的纳米颗粒系统（HTM@HMLBs），在黑色素瘤动物模型中有效抑制了肺转移和肿瘤生长。为了实现植物来源的环状六肽RA-V的靶向递送，乔等人在另一项研究中开发了pH响应型聚合物纳米颗粒，以实现pH依赖性的药物释放。RA-V被包封在聚(β-氨基酯)（PAE）纳米颗粒的疏水核心中，从而有效将治疗药物导向肿瘤部位。此外，由于具有良好的生物相容性和高效的胃肠道吸收能力，壳聚糖等天然聚合物已被广泛用作口服肽类药物的纳米载体。基于壳聚糖的纳米颗粒在癌症治疗递送方面展现出良好前景。例如，Kanwar及其研究团队发现，负载乳铁蛋白多肽的壳聚糖纳米颗粒可诱导干细胞和结肠癌细胞产生凋亡信号。Gao及其研究团队则通过使用聚乙烯亚胺（PEI）连接子将特异性识别肝癌的肽FQHPSF偶联到壳聚糖纳米颗粒上，实现了显著的抗癌效果。封装的肽类也可通过脂质纳米颗粒（如液晶脂质纳米颗粒，LCNP）进行保护。LCNP是一类新兴的药物递送系统，能够提供具有纳米结构的脂质膜环境，实现肽类的可控释放。生物相容性脂质以及共脂质（如单油酸甘油酯）可自组装形成这些纳米颗粒，非常适合肽类的包封与递送。将LCNP与具有黏膜黏附特性的pH敏感性生物聚合物相结合，可能推动口服递送系统的创新。这类系统利用带负电的海藻酸盐和带正电的N-精氨酸修饰壳聚糖，为肽类递送开辟了新的前景。4.2 基于聚合物的递送系统 将肽类药物与天然或合成聚合物（如聚合物或树状大分子）偶联，已被用于通过增大分子尺寸减少肾脏滤过，并通过促进纳米级自组装来提高稳定性和生物利用度。这类偶联通常涉及治疗性肽与聚乙二醇（PEG）、聚酰胺胺（PAMAM）、聚(β-氨基酯)（PAE）以及天然多糖等聚合物之间的共价连接，这些聚合物可保护肽免受蛋白水解，通过水解或酶促降解实现药物的缓释，并可通过表面修饰（例如配体偶联）实现组织特异性靶向。除了增强自组装和靶向递送外，肽-聚合物偶联物还可利用对多种细胞内刺激响应的智能连接子实现可控药物释放。例如，酸敏感型连接子（如酯键和腙键）可在内体腔的酸性环境中发生水解。Böhme 和 Beck-Sickinger 已全面评估了化学连接子对偶联肽毒性的影响。为了特异性靶向在侵袭性乳腺肿瘤细胞中过表达的Tax-相互作用蛋白1（TIP1），Kapoor及其同事将一个40 kDa的PEG分子与通过噬菌体展示技术在Lewis肺癌和GL261肿瘤中发现的HVGGSSV肽段连接起来。Liu等人在另一项研究中采用一锅法合成，将具有细胞毒性的肽段（KLAKLAK）2（KLAK）、另一种细胞穿透肽（TAT）以及MMP2敏感的肽-PEG（S-PEG）与PAMAM树枝状大分子结合，制备出树枝状大分子-肽偶联物PKT-S-PEG。由于胶质母细胞瘤肿瘤中MMP2酶高表达，该PKT-S-PEG组合能有效进入肿瘤组织，并在被切割后释放PEG链，从而诱导肿瘤细胞凋亡。由于这种切割作用，树枝状大分子的尺寸减小，使肿瘤细胞暴露于TAT肽和KLAK肽之中。此外，治疗性肽还可与可自组装成纳米结构的肽两亲分子偶联，以提高药物递送效率。这种自组装结构可保护易被降解的肽类治疗剂免受蛋白酶的破坏，延长其在体内的循环时间，并通过响应外界刺激（如靶组织中的pH值或酶触发）实现可控释放。此外，纳米结构表面高密度的肽基序增强了与细胞受体（如整合素或生长因子受体）的多价结合，通过受体聚集和内吞作用促进靶向细胞摄取；同时，纳米结构可调控的尺寸（<200 nm）有助于利用EPR效应实现被动靶向肿瘤。这种空间有序结构还能通过将治疗成分富集于病灶部位提高肽类药物的生物利用度，并与细胞穿透肽（CPP）结构域协同作用，克服细胞膜通透性屏障。4.3 肽-药物偶联物 肽-药物偶联物（PDCs）是另一类靶向治疗药物，其结构与抗体-药物偶联物（ADCs）类似，主要区别在于靶向机制。PDCs 具有多种优势，包括更好的组织穿透性、生产工艺更简单、成本更低、脱靶效应更少，以及可能具有更优的肿瘤靶向能力。一个完整的 PDC 由三个关键部分组成：细胞毒性载荷、连接子和归巢肽。这些组分协同作用，将细胞毒性物质精准递送至特定的肿瘤细胞受体。通过共价键将肽与载荷（如化疗药物）连接，利用受体介导的内吞作用（例如 RGD 肽结合整合素），并借助可裂解连接子（如对基质金属蛋白酶敏感的序列），在肿瘤特异性蛋白酶激活后实现细胞内药物释放。尽管 ADC 在临床开发中进展迅速，但 PDC 的发展相对缓慢。这主要是由于近年来才出现了一些克服肽类药物固有药代动力学（PK）局限性的技术，而制药公司直到过去十年才开始逐步扩展其专注于肽类的药物研发管线。目前，177Lu-dotatate 是市场上唯一可用的治疗性肽偶联药物（PDC），用于治疗胃肠胰神经内分泌肿瘤（GEP-NETs），也是首个获得美国食品药品监督管理局（FDA）批准的PDC。该药物中，生长抑素作为靶向肽，通过酰胺键与放射治疗剂177Lu连接。177Lu-dotatate通常每8周静脉注射一次，一般进行四个疗程的治疗。Thera Technologies公司宣布其研发管线中有两款先进的PDC候选药物，分别为TH1902和TH1904。其中，TH1904采用阿霉素治疗卵巢癌，而携带多西他赛有效载荷的TH1902则针对三阴性乳腺癌及卵巢癌。这两款PDC均以Sortilin 1（SORT1）受体为靶点，该受体在三阴性乳腺癌、卵巢癌、肺癌、结直肠癌、皮肤癌和胰腺癌等多种恶性肿瘤中过度表达。体内研究表明，这些PDC能有效富集于卵巢肿瘤组织中，同时最大程度减少对健康细胞的脱靶效应。这些PDCs体现了其作为治疗药物的潜力，同时通过整合放射性核素，PDCs还可作为有价值的诊断工具。4.4 肿瘤归巢肽（THPs） 长度在30个氨基酸或以下的短链寡肽被称为肿瘤归巢肽（THPs），其设计目的是特异性靶向并进入肿瘤细胞。THPs（如LyP-1、iRGD）可选择性地结合肿瘤细胞过度表达的受体（如p32、神经纤毛蛋白-1），通过跨细胞转运或旁细胞运输促进药物从血管渗出并穿透组织，这一过程常由C端规则（CendR）基序增强。THPs可提高小分子药物或化疗药物在肿瘤细胞中的靶向内化效率，从而实现对癌细胞的精准给药。此外，THPs还可被修饰到脂质体或纳米颗粒表面，以实现化疗药物直接递送至肿瘤细胞。例如，CREKA肽能特异性结合凝固的血浆蛋白，并通过靶向血管壁和肿瘤间质而归巢至肿瘤部位。该靶向能力已在动物模型中得到验证，包裹CREKA的纳米颗粒可优先富集于肿瘤组织。另一类广泛研究的THP是RGD肽（精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸），其源自细胞外基质蛋白中的整合素结合序列。RGD已被用于治疗性研究，可通过与药物偶联或包被纳米颗粒、脂质体，以及靶向在多种恶性肿瘤中常过度表达的整合素αVβ3受体进行诊断成像。CRGD R/K GP D/E C是一种可内化的RGD（iRGD）肽，已通过与外泌体膜蛋白Lamp2融合，用于构建靶向肿瘤的外泌体。该方法能有效将阿霉素递送至表达αv整合素的乳腺癌细胞，在小鼠模型中抑制了肿瘤生长。临床试验已针对iRGD肽（Cend-1，由Cend Therapeutics公司开发）用于转移性胰腺癌的治疗展开。多种源自RGD的肽类，如c(RGDyK)、RGD-4C（ACDCRGDCFCG）以及小分子药物Cilengitide™（cRGDfV），主要通过结合血管生成内皮细胞中的αvβ3整合素来靶向肿瘤血管系统，从而抑制血管生成。然而，由于在III期临床试验（NCT00689221）中未能显示出明显疗效，Cilengitide作为抗癌药物的研发已被终止。肽类受体放射性核素治疗（PRRT）也使用THPs，其原理是将靶向肿瘤的肽与放射性同位素结合。胆囊收缩素（CCK）受体在多种肿瘤中常见，并可与胃泌素结合。在小鼠研究中，靶向CCK2受体的肽类，如111In标记的CCK8和迷你胃泌素（LEEEEEAYGWMDF），在治疗人类结直肠癌和胰腺癌方面显示出良好前景。PRRT已进入临床应用。例如，[177Lu]-DOTATATE（Lutathera，由诺华公司开发）于2018年获得美国FDA批准，用于治疗胃肠胰神经内分泌肿瘤（GEP-NETs），此前III期临床试验（NCT01578239）表明其可改善患者生存率。DOTATATE是一种含8个氨基酸的环状二硫键肽，包含DOTA双功能螯合剂，能特异性结合生长抑素受体（SSTR），并通过奥曲肽类似物模拟生长抑素的作用。前列腺特异性膜抗原（PSMA）是另一种PRRT疗法——[177Lu] Lu-PSMA-617（Pluvicto，由诺华公司研发）的靶点，该疗法在延缓前列腺癌生长方面展现出潜力。4.5 双功能肽 双功能肽与双特异性抗体类似，可同时靶向两个相关或互补的分子，从而同步调控多个信号通路，实现多方面的生物学效应。这类肽将靶向结构（如HER2结合域）和治疗结构域（如促凋亡结构域）整合于单一序列中，利用受体聚集促进内吞，并干扰细胞内信号传导（例如通过靶向线粒体诱导细胞凋亡）。与双特异性抗体相比，双功能肽在设计和制备上更为简便。在一项近期研究中，研究人员将CD47/SIRPα肽阻断剂pep-20的最小功能形式与PD-1/PD-L1阻断肽OPBP-1的活性片段相结合，开发出一种新型双功能肽抑制剂Pal-DMPOP（Pal-PEG4-WSMTWWNYWrvysf）。该肽通过激活并调节T细胞及巨噬细胞的免疫检查点通路，发挥免疫调节作用，从而增强抗肿瘤免疫应答。一种名为DA7R的抗血管生成肽与OPBP-1的活性片段偶联，形成另一种双功能肽DSPOGS，再将其与白蛋白结合肽（DSP）连接，从而获得长效治疗效果。DA7R虽能抑制肿瘤新生血管生成，但该作用也可能限制免疫细胞向肿瘤组织浸润。而DSPOGS则有效克服了这一局限，实现了协同抗肿瘤效应。4.6 肽类药物的给药途径 口服、静脉注射（IV）和肌肉注射（IM）是肽类药物常用的给药方式，但每种方法都存在独特的生物屏障和转化难题。胃肠道（GI）中的酶解作用、肽类分子亲水性强且分子量大、膜通透性差以及广泛的首过代谢，均显著限制了口服给药的效果。尽管口服给药更利于患者依从性，但其生物利用度通常较低。虽然已有研究尝试通过酶抑制剂、渗透促进剂以及基于纳米载体的系统来克服这些障碍，但由于制剂复杂性和监管限制，临床转化仍面临困难。静脉注射可绕过胃肠道，实现完全的生物利用度，但以这种方式给药的肽类药物常会快速经肾脏清除，并发生蛋白水解降解，还可能引发免疫原性反应，因此需要频繁给药或持续输注。与静脉注射相比，肌肉注射的吸收速度较慢；然而，它们与注射部位的酶解降解以及受肌肉灌注调控的可变药代动力学相关，这可能影响治疗的一致性。总体而言，尽管肽类药物递送的优化已取得显著进展，但克服这些生理和转化障碍对于其有效治疗应用仍至关重要。5 肽类免疫治疗的临床应用 5.1 肽疫苗 基于肽的免疫治疗具有多种应用（图3）。在各类免疫治疗方法中，肽疫苗对于训练免疫系统针对癌症发起特异性反应尤为有价值。肽疫苗通过促进机体对癌细胞产生特定的免疫应答，从而增强身体识别和清除癌细胞的能力。癌症疫苗的成功依赖于T淋巴细胞识别肿瘤特异性抗原的能力，理想的抗原应为在癌细胞中选择性表达且具有高度免疫原性的分子。为了引发显著的免疫反应，抗癌肽疫苗通常包含20至30个氨基酸长度的序列，这些序列来源于强免疫原性抗原中的表位。与其它类型的疫苗相比，肽疫苗在安全性及生产效率方面具有明显优势。例如，已有研究表明，E75乳腺癌疫苗（即Her2 p369–p377）与聚肌胞苷A联合使用时，可增加CD4+和CD8+ T淋巴细胞的数量，促进脾细胞增殖，并提高干扰素-γ的产生。SELLAS生命科学公司开发的基于HER2/Neu的疫苗Nelipepimut-S（E75，NeuVax）已在多项临床试验中接受评估；然而，其III期试验（NCT01479244）结果显示，安慰剂组与疫苗组在无病生存率方面无明显差异。但在IIb期试验（NCT01570036）中，接受曲妥珠单抗联合治疗的三阴性乳腺癌患者表现出令人鼓舞的疗效，提示肽类疫苗在联合治疗中具有潜在益处。5.2 T细胞检查点的肽类抑制剂 为阻断PD-1/PD-L1等免疫检查点，研究人员已开发出多种肽类抑制剂，通常通过高通量筛选或基于PD-1/PD-L1复合物晶体结构的结构分析来识别。然而，含有L-氨基酸的肽在稳定性方面存在局限性，可能影响其对靶点的有效阻断。环化肽已被证明有助于提高酶解稳定性和结构完整性。例如，百时美施贵宝公司开发了靶向PD-L1的环状肽BMS-986189，并已推进至I期临床研究。另一种方法是采用镜像噬菌体展示技术，可筛选出全D-氨基酸组成的肽，从而增强其抗酶解能力。该技术成功发现了DPPA-1（NYSKPTDRQYHF），这是一种具有更高稳定性的全D肽，可靶向PD-L1。另一全D肽OPBP-1（GQSEHHMRVYSF）被与三甲基壳聚糖水凝胶结合用于口服给药，在大鼠模型中表现出更高的生物利用度和更长的半衰期，成为首个用于免疫检查点抑制的口服肽类药物。除了PD-1/PD-L1之外，TIGIT/PVR、LAG-3/MHC-II以及VISTA/PSGL-1等其他免疫检查点通路在肿瘤诱导的免疫抑制中也起着关键作用。同时阻断这些检查点可能增强PD-1/PD-L1的抑制效果。Zhou等人开发了首个针对TIGIT/PVR相互作用的D型肽抑制剂DTBP-3（GGYTFHWHRLNP），在结直肠癌和乳腺癌的小鼠模型中表现出显著疗效，包括对PD-1抗体敏感和耐药的病例。另一项研究通过噬菌体展示技术鉴定出一种环状肽C25（CVPMTYRAC），可抑制LAG-3/MHC-II通路。该肽能增加肿瘤内CD8+ T细胞的数量和活性，同时降低调节性T细胞（Treg）的数量。鉴于肿瘤组织中普遍存在的酸性环境，研究人员开发了一种能在这种条件下选择性靶向免疫检查点的肽类抑制剂。PalDVS3（dpGWSFGKLHWPGS-Pal）采用D-氨基酸以提高稳定性，并经脂肪酸修饰以延长半衰期，可抑制VISTA/PSGL-1的相互作用，降低髓系来源的抑制性细胞（MDSCs）对CD8+ T淋巴细胞的抑制作用，从而实现持久的抗肿瘤效应。5.3 针对其他免疫细胞检查点的肽类抑制剂 “冷肿瘤”因T细胞浸润极少而成为免疫治疗中的重大挑战。这类肿瘤通常富含巨噬细胞，而巨噬细胞在肿瘤微环境中发挥着关键作用。PD-1/PD-L1、CD47/SIRPα和CD24/Siglec10等检查点通过传递“不要吞噬”信号，阻止巨噬细胞摄取肿瘤细胞。Shen等人利用噬菌体展示技术筛选出针对CD47/SIRPα的肽类抑制剂，成功发现了pep-20及其D-氨基酸类似物pep-20-D12（awsATWSNYwrh），该分子可精准激活肿瘤微环境中的巨噬细胞，同时避免红细胞被吞噬，从而防止贫血的发生。通过结合噬菌体展示与逆向反向设计技术，研究人员开发出D型肽CSBP（LDVFLYSE），可同时靶向CD24/Siglec10和PD-1/PD-L1。CSBP不仅能增强巨噬细胞及髓系来源的抑制性树突状细胞（M-MDSCs）的吞噬活性，提升先天免疫应答，还能改善CD8+ T细胞的功能，强化机体对肿瘤的适应性免疫反应。联合放疗时，CSBP通过促进放疗后巨噬细胞和MDSC向肿瘤组织浸润，表现出显著的协同抗肿瘤效应。其他免疫检查点在多种免疫细胞亚群中均有表达，例如NK细胞表达TIPE2和KIR2DL4，B细胞表达TIM-1，以及NK细胞、中性粒细胞和单核细胞表达gp49B。尽管这些检查点在抗肿瘤免疫中发挥重要作用，但针对这些靶点的肽类抑制剂研究仍较为有限。推进相关研究有望拓展治疗可能性，并加深对癌症治疗中免疫调节机制的理解。5.4 自身免疫性疾病中的治疗性肽 5.4.1 IL-15拮抗肽 白细胞介素-15（IL-15）是一种参与免疫反应的细胞因子，由骨髓基质细胞、树突状细胞以及单核/巨噬细胞等细胞分泌。它结合到一个由特定α亚基（IL-15Rα）、典型γ亚基以及单个β亚基（IL-2R/15Rβ，该亚基也存在于IL-2受体中）组成的受体复合物上，从而赋予受体对IL-15的特异性识别能力。多发性硬化症（MS）、类风湿性关节炎（RA）、系统性红斑狼疮和乳糜泻等多种自身免疫性疾病通常与炎症状态下IL-15表达升高有关。开发能够拮抗IL-15的肽类分子可能为这些疾病提供有效的治疗手段。为了鉴定参与受体结合的关键IL-15残基，研究采用了点合成法。该筛选涵盖了覆盖IL-15全长的22条10个氨基酸长度的肽序列，并通过与IL-15Rα的竞争性实验进行评估。在所有测试序列中，仅有一个序列（标记为第8号点，序列36KVTAMKCFLL45）表现出显著的信号增强。该肽命名为P8，在ELISA实验中表现出剂量依赖性的抑制IL-15与IL-15R结合的作用，其在CTLL-2小鼠细胞系增殖实验中的IC50为130 µM。由于含有游离的半胱氨酸，P8可自发形成二聚体，从而使其IC50值增强至24 µM。通过P8的丙氨酸扫描进一步分析表明，苯丙氨酸和半胱氨酸对结合IL-15Rα至关重要，而将赖氨酸替换为丙氨酸则会降低溶解度。为解决这一问题，采用两种极性氨基酸——谷氨酸或苏氨酸替代Lys-41，生成了[K6E]P8和[K6T]P8肽。在CTLL-2细胞增殖实验中，[K6T]P8表现出更强的拮抗活性，尤其在二聚体形式下效果更显著。在类风湿关节炎（RA）患者中，富含IL-15和TNFα的滑液成为测试[K6T]P8和P8的额外平台。两种肽均能减少TNFα的分泌，其中[K6T]P8的活性更强。最近，使用锝-99m（99mTc）标记[K6T]P8，结果显示其在RA滑液中具有良好的稳定性，并在健康大鼠体内表现出逐渐经肾脏和肝脏清除的特性。尽管标记的肽溶解度有所降低，但在含有吐温80、蔗糖和柠檬酸的溶剂体系中溶解效果更佳，其中蔗糖能独特地保持其生物活性。鉴于这些特性，[K6T]P8有望成为类风湿性关节炎（RA）的治疗候选药物。5.4.2 环肽[T20K]kalata B1在多发性硬化症中的应用 多发性硬化症（MS）是一种致残性的自身免疫性疾病，其特征是中枢神经系统中神经纤维周围的髓鞘发生破坏，从而影响神经信号的传导。环肽是一类头尾相连形成三个二硫键的环状肽，已在治疗多发性硬化症方面展现出潜力。其中，从非洲菊属植物Oldenlandia affinis中分离出的天然环肽kalata B1（kB1）已受到研究关注。kB1具有三个不同区域：一个疏水面，包含亲水性生物活性位点；以及一个“可修饰”面，含有Gly-1、Gly-18、Thr-20、Ser-22、Thr-27和Asn-29等氨基酸残基。为研究这些区域的功能，研究人员进行了丙氨酸扫描和赖氨酸扫描，结果表明，亲水区的突变会降低免疫抑制特性，而“可修饰”面上的修饰则不影响其活性。其中，T20K突变体表现出最强的抗增殖作用，通过抑制T细胞活性并减少IL-2受体表达，显示出显著的免疫抑制效果。通过口服给药在MS小鼠模型中进行的[T20K]体内实验显示，疾病进展显著减缓且无不良反应，表明[T20K]是一种有前景的口服治疗候选药物。5.5 感染性疾病中的新型肽类疗法 抗菌肽（AMPs）具有广谱、快速杀菌的特性，且产生耐药性的风险较低，因此是极具前景的抗菌药物。目前仅有少数AMPs获批用于临床治疗，其中研究最为深入的是环状肽类，如多粘菌素和短杆菌肽。由于短杆菌肽具有溶血性，只能局部用于治疗皮肤表面伤口以及鼻、眼、咽喉等部位的感染。而多粘菌素则常用于眼部感染、消化道去污染，也可系统性用于治疗耐药性革兰氏阴性菌感染。达托霉素于2003年获美国FDA批准，是一种环状AMP，主要用于治疗由革兰氏阳性菌（尤其是金黄色葡萄球菌）引起的复杂性皮肤感染。此外，包括线性肽类奥米加南、佩西加南和DPK-060在内的多种其他AMPs，目前正在针对多种细菌和真菌感染进行临床试验（表1）。5.6 炎症性疾病中的新型肽类疗法 5.6.1 炎症性肠病（IBD） 炎症性肠病（IBD）包括克罗恩病（CD）和溃疡性结肠炎（UC），其特征是遗传易感个体因肠道微生物群引发的免疫反应失调，导致胃肠道出现慢性、反复发作的炎症。发病机制涉及细胞因子信号通路异常（如TNF-α、IL-23/IL-17轴）、上皮屏障功能障碍以及黏膜免疫细胞浸润，从而造成组织损伤，并表现为腹泻、腹痛和吸收不良等临床症状。目前常用5-氨基水杨酸、糖皮质激素、抗生素和免疫抑制剂进行治疗，但这些疗法常存在疗效不足或副作用等问题。UC和CD患者通常在黏膜中表现出促炎性巨噬细胞（M1）水平升高，进而激活核因子κB（NF-κB），并释放TNF-α、MCP-1和IL-6等炎症介质。5.6.2 色氨酸（CHR：CHGA47–66） 治疗炎症性肠病（IBD）的一种有前景的方法是使用可抑制巨噬细胞活性的肽类。色氨酸（CHR）是一种源自嗜铬粒蛋白A（CHGA）的肽，在活动性溃疡性结肠炎（UC）患者体内天然水平降低。体外研究表明，CHR通过阻断TLR4/NF-κB通路来抑制M1型巨噬细胞功能，从而减少细胞因子（如IL-6、IL-1β、TNFα）的产生。在结肠炎小鼠模型中，CHR治疗可降低促炎性细胞因子水平，并增强抗炎性巨噬细胞的活性，促进紧密连接修复和肠道上皮细胞（IEC）的平衡。尽管CHR对肠道通透性和细胞凋亡的影响仍需进一步研究，但它作为IBD抗炎治疗药物具有广阔前景。5.6.3 源自MC-12的肽类 NF-κB在炎症信号通路中起核心作用，通常位于细胞质中，仅在炎症发生时被激活并移入细胞核。已知糖皮质激素可通过诱导附着蛋白A1（ANXA1）来抑制NF-κB，ANXA1可与p65 NF-κB亚基结合，阻止其活化。研究发现ANXA1的N端结构域是关键的抗炎区域，由此衍生的肽类如Ac2–26和Ac2–12可在某些癌细胞中降低NF-κB活性。进一步研究表明，三肽MC-12（Ac-QAW-COOH）在DSS和TNBS诱导的结肠炎模型中是一种强效的NF-κB抑制剂，能有效减轻炎症、预防溃疡形成，且副作用较小。为提高MC-12的稳定性，研究人员采用双环支架（SFTI-1）构建了环状肽cyc-MC-12，该分子在血清中的稳定性和疗效均优于其线性形式。cyc-MC-12在TNBS诱导的结肠炎模型中显著缓解了结肠炎症状，表现出比单环及线性类似物更优的稳定性和治疗潜力。5.7 神经系统疾病 5.7.1 脱髓鞘疾病中源自神经细胞黏附分子（NCAM）的模拟肽 与年龄相关的神经系统疾病常与海马体炎症及细胞因子分泌失衡有关，其中CD200表达降低会导致小胶质细胞活化。FGL（成纤维细胞生长环肽）是从神经细胞黏附分子（NCAM）和成纤维细胞生长因子受体（FGFR）结合域衍生而来的一种肽，已被证实可调节海马体炎症并调控小胶质细胞活性。FGL的树状聚合物版本含有多个肽链拷贝，在结合FGFR1、诱导受体二聚化以及激活下游ERK信号通路方面表现出特别强的效果。在动物实验中，FGL能够增强CD200的表达，调节ERK信号通路，并改善啮齿类动物的记忆功能。尽管作为认知增强剂前景看好，但由于需静脉给药，FGL的商业化应用受到一定限制。5.7.2 MHP1（小胶质细胞修复肽）在缺血性卒中中的作用 缺血性卒中由血管阻塞引起，导致脑组织缺氧，进而激活小胶质细胞并引发大量炎症性细胞因子（如TNFα、IL-1β）释放。因此，抑制小胶质细胞活化成为卒中相关炎症治疗的关键靶点。RANKL/RANK通路已被证实可减轻小胶质细胞的活化，但该通路同时会诱导破骨细胞分化，而这一过程与骨质疏松症相关。为分离RANKL的抗炎功能，研究人员聚焦于RANKL的DE和EF环区域，开发出源自这些区域的肽类分子（MHPs）。其中，MHP1能显著抑制脂多糖（LPS）刺激后的小胶质细胞中细胞因子的产生，而包含CD环的MHP3则无此效果。进一步研究表明，MHP1的N端对于其抗炎特性至关重要，使其不仅能有效抑制破骨细胞活性，还能减轻缺血性卒中的炎症反应。因此，MHP1可能为缺血性卒中和骨质疏松症提供双重治疗益处，而这两者均与卒中预后不良密切相关。5.8 正在临床试验中的癌症免疫循环调节肽 癌症-免疫循环（CIC）是一系列逐步发生的免疫学事件，使免疫系统能够识别并清除肿瘤细胞。尽管单克隆抗体长期以来在免疫检查点抑制剂（ICIs）和癌症免疫治疗领域占据主导地位，但基于肽的疗法正因其更强的肿瘤渗透性、可修饰性、较低的免疫原性以及成本效益高的生产方式，成为极具前景的替代方案。肽类物质可调控CIC的多个阶段，包括肿瘤抗原释放、T细胞启动、激活以及免疫检查点阻断，使其成为癌症免疫治疗中多功能的工具。目前，越来越多的此类肽正在针对不同类型的癌症开展临床试验，既可作为单一疗法使用，也可与传统免疫治疗药物联合应用（表2）。下表列出了正在进行临床评估的部分肽类物质。6 肽类药物在联合治疗中的应用 6.1 将肽类药物与化疗联用 免疫抑制性的肿瘤微环境（TME）以及肿瘤免疫原性不足，是导致免疫检查点阻断（ICB）治疗响应率低的主要原因。因此，研究人员正利用基于肽的递送系统来靶向输送免疫检查点抑制剂（ICIs），从而显著提高ICIs的递送效率，并促进免疫激活，以减轻免疫抑制性TME的影响。为了获得更强的抗肿瘤效果，增强肿瘤免疫原性至关重要。将ICB疗法与其他疗法联合使用，以提升免疫应答率，已成为标准治疗策略。采用“个性化”的肽类递送系统，可同时递送ICI及其他治疗药物，有望在体内增强抗癌活性，并产生协同效应。治疗癌症的一种常见方法是使用化疗。化疗可诱导肿瘤细胞发生凋亡和坏死，从而促进肿瘤相关抗原（TAA）的合成，进而推动树突状细胞（DC）的成熟及其后续的免疫刺激作用。然而，化疗药物对T细胞的积极作用实际上会被PD-L1与PD-1之间的相互作用等负向免疫调节过程所抵消。因此，将免疫治疗与化疗联合应用，以增强癌症治疗效果，已受到越来越多的关注。尽管化疗是大多数早期恶性肿瘤的主要治疗手段，但其疗效通常受到肿瘤异质性、毒性和耐药性的限制。为解决这些问题并提高化疗效果，可利用一种称为细胞穿透肽（CPPs）的小分子肽序列，加速化疗药物向肿瘤部位的递送速度。此外，联合用药是应对上述问题的另一种有前景的方法，因为多种药物可同时靶向多个信号通路，并通过相互关联的生物学过程协同发挥作用。努诺·瓦莱及其同事提出，使用不同的肽（P1–P4）可能更有效地治疗三种不同的癌细胞（HT-29、MCF-7和PC-3）。为了预测体外的协同作用，努诺·瓦莱及其同事开展了计算机模拟研究，以建模每种肽类和抗肿瘤药物的药代动力学（PK）特性。根据这些模拟结果，化疗药物5-氟尿嘧啶（5-FU）预计比其他抗肿瘤药物具有更好的渗透性，其中P3在结肠中表现出显著积累，而肽类P2–P4则具有更短的达峰时间（Tmax）和更高的生物利用度。随后，进行了体外实验，以评估各肽类与化疗药物的结合效果，并测定组合指数（CI），从而确定药物相互作用的类型。他们对MCF-7和PC-3癌细胞的研究表明，这些肽类单独使用时，与阿霉素（DOXO）或紫杉醇（PTX）联用的效果并不优于单次剂量的化疗药物。正如计算机模拟所预期的那样，P2–P4与5-FU联合使用时，在HT-29结直肠癌细胞中产生了协同的细胞毒性效应。综合来看，这些结果表明，这些CPP6偶联物可用作辅助剂，以促进5-FU在结直肠癌细胞（HT-29）中的转运。此外，这些发现也证实了利用计算机模拟方法预测癌症联合治疗中药物相互作用的应用价值。6.2 肽-纳米颗粒偶联物用于增强免疫治疗 基于肽的纳米制剂是肿瘤靶向治疗的最佳方法之一（图4）。通过将抗癌干细胞（CSC）药物硫利达嗪（THZ）、化疗药物紫杉醇（PTX）以及PD-L1抑制剂HY19991（HY）以混合方式结合，制备出一种双响应性纳米颗粒。该方法在联合应用免疫治疗与化疗的同时，还能有效清除乳腺癌干细胞。该药物递送系统的双层结构为胶束-脂质体复合体系：采用pH响应型聚乙二醇-嵌段-聚[(1,4-丁二醇)-二丙烯酸酯-β-N,N-二异丙基乙二胺]（PDB）包裹PTX；随后利用含有MMP-9响应肽的杂化脂质体——由胆固醇、大豆磷脂酰胆碱（SPC）和甲氧基聚乙二醇-肽（PLGLAG）-维生素E琥珀酸酯（PPV）组成——共同包封PDB、HY和THZ。由于EPR效应，修饰后的纳米颗粒能够有效富集于肿瘤部位。当到达肿瘤微环境（TME）时，其中丰富的基质金属蛋白酶（MMP）会触发MMP响应肽的反应。当脂质体因MMP响应肽对MMP-9的特异性作用而崩解时，其中包裹的HY、THZ和PM胶束将被释放。作为免疫检查点抑制剂（ICI），HY可与肿瘤表面的PD-L1相互作用，干扰PD-1/PD-L1信号通路；而抗肿瘤干细胞药物THZ则能轻易进入肿瘤细胞发挥作用。由于PM胶束粒径较小，更易通过内吞作用被肿瘤细胞摄取。进入肿瘤细胞后，PM胶束可在酸性溶酶体环境中释放紫杉醇（PTX）。透射电镜（TEM）观察表明，纳米颗粒中的MMP响应肽对MMP-9产生有效响应，导致脂质体结构崩解并释放内部胶束。血药浓度实验显示，与游离药物相比，该纳米颗粒显著延长了HY在血液中的循环时间，并增强了ICI的治疗效果。该纳米装置表现出显著的抗肿瘤活性：小鼠生存期明显延长，联合治疗组的肿瘤抑制率达93.45%，肺转移抑制率达97.64%。一种名为“CD肽”的新型肽段通过将肿瘤血管趋向性肽（CGKRK）与PD-L1拮抗肽DPPA-1以及一个GYG连接子结合而成。肝素硫酸盐是一种广泛表达于肿瘤新生血管内皮细胞上的硫酸化多糖，是CGKRK的受体。采用聚己内酯20,000制备纳米颗粒，并用CD肽修饰后包载紫杉醇（PTX）。该纳米颗粒对肿瘤细胞和肿瘤血管内皮细胞均表现出强烈的靶向吸引力。实验结果表明，该纳米颗粒不仅具有良好的抗肿瘤效果和足够的肿瘤靶向性，还能有效抑制肿瘤血管生成。随着肿瘤免疫治疗的不断进步，美国食品药品监督管理局（FDA）已批准某些免疫检查点抑制剂（ICI），包括帕博利珠单抗和阿替利珠单抗，作为联合化疗的一线癌症治疗药物。化放免疫治疗显示出良好的疗效，既能诱导免疫原性细胞死亡（ICD），又能防止肿瘤细胞对T细胞的抑制作用。7 肽类药物的挑战、局限性及安全性考虑 尽管肽类免疫治疗药物在靶向特定生物通路方面具有独特优势，但也可能产生一定的毒性。过敏反应和炎症反应可导致从皮肤轻微皮疹到危及生命的过敏性休克等各种症状。肽类药物可能引发炎症反应，其特征为免疫细胞浸润机体并释放炎症介质。这些反应可能由免疫细胞通过直接刺激、细胞因子释放以及组织损伤而被激活所致。作为一类生物药物，肽类药物的临床应用受到多种因素的限制。由于其理化性质不佳，如稳定性差、生物利用度低以及溶解度波动，系统给药存在较大困难。通常认为，以下因素是肽类和蛋白质药物递送过程中的主要瓶颈：1. 肽类药物的渗透性、稳定性和降解问题 肽类药物半衰期相对较短，口服生物利用度较低。由于肽类分子具有亲水性，导致其难以穿透生物膜和生理屏障，渗透性较差。此外，其稳定性有限，主要原因是消化道中的蛋白水解酶以及血浆会迅速将其分解，同时肝脏和肾脏可在数分钟内将其从血液中快速清除。由于肽键易被蛋白水解酶断裂，肽类物质极易受到酶解作用的影响。当肽类药物口服给药时，酶解主要发生在胃肠道，导致药物迅速被破坏，生物利用度低。此外，即使通过非口服途径给药，血液和组织中存在的肽酶仍可将其降解。因此，通常需要多次注射给药，这可能导致血液中肽类药物浓度波动。2. 生物分布特异性差 肽类药物常因快速的全身清除、组织穿透力低以及非靶向积累而出现非特异性生物分布。其分子量较小（通常<10 kDa），易经肾脏滤过，研究显示静脉注射的肽类药物约90%在数小时内被排出体外。高度的构象灵活性可能导致生物分布特异性差，有时会缺乏受体选择性，激活多个靶标受体，从而引发不良反应。此外，血管外渗能力差以及缺乏主动靶向性限制了肿瘤部位的摄取，仅有不到1%的给药剂量能到达实体瘤。尽管聚乙二醇化或纳米颗粒包封等修饰可延长循环半衰期，但也可能降低生物活性，导致稳定性与疗效之间的权衡。3. 免疫原性 尽管肽类治疗药物具有高度特异性，但仍可能引发免疫反应，尤其是当其来源于非人类序列或含有非天然氨基酸时。临床研究显示，在接受胰高血糖素样肽-1（GLP-1）类似物等肽类药物治疗的患者中，高达30%至50%的人会产生抗药物抗体（ADAs）。免疫原性可能导致治疗效果被中和（例如胰岛素类似物），或引发超敏反应，如替沙格鲁肽因在III期临床试验中出现严重过敏反应而被终止使用。由D-氨基酸组成的肽类是肽类免疫原性不可预测性的典型例子。尽管最初认为D-氨基酸聚合物不具免疫原性，但后来发现其表面看似缺乏免疫原性，实则是由于免疫接种所用的高剂量D-肽导致了高区带耐受现象。D-肽因其对蛋白水解的抵抗性和较长的循环时间，可引起免疫麻痹。4. 生产成本高 肽类合成，尤其是长链或修饰序列的合成，由于复杂的固相反应过程、低产率以及严格的纯化要求，成本较高。与分子量相同的5000D的小分子相比，合成肽的生产成本高出十倍以上。此外，大规模生产还需符合良好生产规范（GMP）的设施，进一步限制了其发展。尽管重组表达和连续流合成技术的进步可能降低成本，但经济上的可扩展性仍是主要障碍。5. 体内不稳定性 肽类物质极易受到酶解作用（例如DPP-4和中性内肽酶等蛋白酶的降解），导致其在血浆中的半衰期较短（未修饰肽类通常小于30分钟）。例如，天然的氧胰高血糖素样肽-1（oxyntomodulin）的半衰期约为12分钟，因此需要频繁给药。通过环化（如环孢素）、N-甲基化或D-氨基酸取代等策略可提高稳定性，但可能影响受体结合亲和力。即使经过稳定化的类似物（如司美格鲁肽）仍需每周注射一次，这表明在不损害药理活性的前提下实现长期生物利用度仍是一个持续存在的挑战。此外，治疗性蛋白质和肽类常会发生吸附和聚集现象，限制了其有效浓度以及在体内正常发挥作用的能力。由于对免疫原性的担忧，肽类免疫治疗的安全性问题在药物研发和监管审批中日益受到重视。肽类药物，尤其是通过合成方法制备的药物，可能含有影响其免疫学特性的杂质。这些杂质通常为氨基酸的插入、缺失或侧链修饰，可能源于固相肽合成过程中的错误或储存期间的降解，从而显著影响药物的免疫原性潜力。美国FDA关于简化新药申请（ANDA）的指南要求开发者评估所有超过活性药物成分（API）0.5%含量的杂质，因为此类杂质可能引入新的T细胞表位，与人类白细胞抗原（HLA）分子结合并引发非期望的免疫反应。即使微小的序列改变也可能影响T细胞受体（TCR）的相互作用，将原本具有耐受性（Treg）的表位转变为促炎性效应T细胞的表位。这凸显了使用EpiMatrix和JanusMatrix等计算机模拟工具评估API和杂质序列中表位含量的必要性，随后还需进行体外HLA结合和T细胞实验。值得注意的是，源自人类序列的肽类药物可能天然含有可降低免疫原性的调节性T细胞（Treg）表位，例如特立帕肽的情况；而鲑鱼降钙素等非人类来源的肽则可能缺乏此类耐受机制，从而带来更高的免疫学风险。8. 肽类免疫治疗的未来方向与创新 肽类参与并调控生物体内多种器官、组织、细胞及系统的功能，对关键生理活动至关重要。由于其结构可调、安全性高以及易于规模化生产，基于肽类的抗癌药物研究已受到广泛关注。肽类疫苗是开发治疗性癌症疫苗的前沿药物之一。目前，针对乳腺癌的肽类疫苗临床试验已进入Ⅰ期、Ⅱ期和Ⅲ期阶段，所涉及的肽包括E75、GP2、AE37、P3、P4、P5、P7、P13、P14、P15，以及MUC1-KLH偶联物，并联合使用QS-21、MFP和L-BLP25等佐剂。由于单一肽疫苗的免疫原性有限，许多肽类疫苗已与载体或佐剂联合开发。此外，一些细胞毒性肽还能通过多种方式诱导肿瘤细胞凋亡，例如蜂毒肽（melittin）破坏细胞膜结构，而iPeps则通过抑制蛋白质转录来阻止肿瘤生长。靶点选择、序列设计、结构修饰、高蛋白水解敏感性以及临床前研究等因素限制了肽类药物的治疗应用。其主要原因在于，抗癌肽无法通过结合癌细胞单一靶点来安全有效地治愈癌症，因为这些靶点受多种信号通路和基因调控。为提高疗效，应研发具有多靶点作用或协同效应的多功能肽类药物。与此同时，有必要改善肽类物质的理化特性，包括分散性、等电点和pH值。仅依靠计算机辅助药物设计技术来构建肽类药物序列，而不考虑实际应用因素是远远不够的。因此，具有抗癌特性的天然肽常常成为新型抗癌肽序列的来源。最后但同样重要的是，在开展临床试验之前，必须进行包括药理学、毒理学和代谢研究在内的临床前研究。为确保基于抗癌肽的药物的安全性和有效性，这些临床前研究需要投入大量时间和精力。尽管成功开发新型肽类药物最终需要耗费大量的时间、资金和科研工作，但其带来的益处预计将极为巨大。9. 结论综上所述，肽类免疫治疗药物已发展成为高度可调且结构精巧的治疗剂，能够调节免疫反应的多个方面，尤其在肿瘤学和自身免疫性疾病领域展现出重要价值。通过精心设计肽序列和偶联化学策略，这些分子不仅实现了更高的靶向特异性，还优化了药代动力学特性及全身耐受性。肽类分子对免疫检查点（如PD-1/PD-L1、CTLA-4以及TIGIT、LAG-3和VISTA等新兴共抑制通路）的调控能力，凸显了其在重塑肿瘤微环境和激活耗竭性细胞毒性淋巴细胞方面的关键作用。此外，全D型肽和环状肽结构的出现显著改善了肽类分子在蛋白酶降解不稳定、免疫原性和快速肾清除等方面的局限性，在某些情况下甚至实现了口服生物利用度，为临床应用提供了切实可行的制剂方案。肽类药物的治疗应用不仅限于免疫检查点阻断，还包括细胞因子模拟物和拮抗剂、兼具抑制免疫抑制信号与促进效应细胞活化的双功能肽，以及可实现精准递送的肿瘤归巢肽。这些应用得益于递送系统的发展，特别是纳米载体、树状大分子、聚乙二醇化和糖基化技术的进步，显著提升了药物在体内的稳定性和对肿瘤的靶向性。此外，肽类药物具有广泛的临床适应性，目前正针对多种肿瘤疾病在大量临床试验中进行评估，且常与单克隆抗体或小分子药物联合使用，发挥协同作用。安全性考量在肽类治疗药物的临床转化中仍是一个关键因素，尤其是由合成杂质和序列修饰引发的免疫原性问题。然而，当前的筛选与制剂策略已显著降低了这些风险，确保免疫调节肽在保持良好安全性的前提下不牺牲治疗效果。随着该领域的发展，基于肽的干预手段有望在下一代精准免疫治疗中占据核心地位，提供可扩展、结构多样且作用机制丰富的治疗模式。声明：文献版权归英文原版作者所有，翻译仅供学习交流，不做任何商业用途。如涉及侵权，请联系公众号管理员处理。返回搜狐，查看更多

今天为大家介绍一篇发表于Advanced Science的研究论文《De Novo Multi-Mechanism Antimicrobial Peptide Design via Multimodal Deep Learning》。该研究团队着力于将抗菌肽(AMPs)的三维结构特征、微生物物种特异性抗菌活性及机制等特征融入AI驱动的抗菌肽发现的工作中。他们构建了包含12914个抗菌肽的序列、三维结构、抗菌特性和毒性等八大特征类别的QLAPD数据库，并提出了一个多模式、多任务、多标签和条件控制的抗菌肽发现管线(M3-CAD)，创新性地采用3D体素着色方法，将复杂的肽三维结构表征转化为三维视觉特征提取任务，并通过多模态条件变分自编码器（m2cVAE）实现序列生成。结合MLP回归与多模态多任务多标签分类器，该管线精准鉴定出兼具广谱抗耐药菌活性、多机制协同作用和低毒性的最优候选肽。经体内外实验与消融实验验证，成功设计出QLX-3DV-1/2等新型多机制抗菌肽，展现出广谱抗多重耐药菌、低毒性、低耐药性的综合优势。该研究不仅为抗菌肽从头设计提供了高效工具，也为多模态深度学习在多肽药物研发中的通用化应用提供了范例。1 介绍 目前，多重耐药菌（MDROs）对人类健康的威胁日益严峻，亟需开发新型抗菌策略。抗菌肽（AMPs）作为天然免疫系统中的关键效应分子，在病原体防御中发挥核心作用。其一，抗菌肽的两亲性与正电性使其能够选择性地破坏带负电荷的细菌细胞膜，而不损伤哺乳动物细胞的中性细胞膜；其二，部分抗菌肽可进一步穿透细菌膜，干扰关键的生命活动过程；其三，它们还能通过破坏生物膜基质、抑制严格应激反应等多种机制，有效清除细菌生物膜。这些非特异性的抗菌作用模式，显著降低了耐药性产生的风险。 然而，当前AI驱动的抗菌肽发现工作大多局限于肽的一级序列及其单一膜裂解机制，忽略了三维结构、菌种特异性抗菌活性、多机制协同等关键信息。因此，将抗菌肽的三维结构特征与多种抗菌机制引入AI模型，具有重要的科学意义与应用价值。 为此，本文提出了名为M3-CAD的抗菌肽发现管线。该方法创新性地采用3D体素着色技术强化三维结构特征的提取，通过多模态条件变分自编码器（m2cVAE）实现序列生成，并借助MLP回归与多模态多任务多标签分类器，精准筛选出兼具广谱抗耐药菌活性、多重抗菌机制和低细胞毒性的最优候选肽。2 QLAPD数据库 QLAPD数据库是由齐鲁医院临床医生和微生物学专家共同构建，旨在训练能够从头设计兼具多重抗菌机制及抗多重耐药菌活性的抗菌肽（AMP）的AI模型。该数据库包含12,914个AMP，详细记录了每个AMP的序列、预测的三维结构，以及六个功能属性：对六种耐药病原菌的抑制活性、可抑制的耐药菌种类数量、可抑制的非耐药菌种类数量、抗菌机制、细胞毒性和肾毒性。在三维结构信息方面，数据库优先从Protein Data Bank（PDB）中获取实验数据；对于缺乏实验结构的肽，则利用本地部署的ColabFold进行预测，所得模型的平均TM-score大于0.6。 3 3D体素着色方法 3D体素着色方法是M3-CAD管线的核心创新之一，其巧妙地将复杂的肽三维结构表征转化为三维视觉特征提取任务。具体而言，以肽的重心为坐标原点，构建一个覆盖整个肽链的64Å×64Å×64Å体素网格，每个体素大小为1Å×1Å×1Å。对于每个体素内所包含的氨基酸原子，分别以相对原子质量、氨基酸两亲性和氨基酸酸碱性作为三个通道的特征，由此形成三维向量。各通道的具体赋值规则为：氨基酸亲水性为255，疏水性为128，无原子为0；酸性氨基酸为86，中性氨基酸为168，碱性氨基酸为255，无原子为0。该方法显著增强了对三维结构特征的提取能力。4 M3-CAD管线设计 M3-CAD由多模态条件变分自编码器（m2cVAE）生成模块、MLP回归模块以及多模态多任务多标签分类器模块共同构成。其中，m2cVAE是核心模块，它通过门控循环单元（GRU）与3D体素着色方法及3D ResNet卷积网络分别对多肽的序列特征和三维结构特征进行编码，同时利用多层感知器（MLP）对抗菌肽的功能属性数据进行编码，进而构建统一的潜在特征空间，实现抗菌肽候选序列的生成。 生成的候选序列进入MLP回归模块，根据其广谱抑制耐药菌的能力进行回归排序，筛选出Top-3000的高分候选序列，并进行AlphaFold2结构预测。预测所得结构与序列重新编码后，由采用重平衡损失函数训练的多标签分类模型，依据抗菌活性和细胞毒性的置信度水平进行排序，最终选取Top-10的序列作为输出，开展湿实验验证。5 结果5.1 体外活性评估与消融实验 利用M3-CAD管线，以QLX-227-1骨架为模板进行优化，获得模板优化肽QLX-3DV-1~10。将这些肽与前述从头设计的QLX-3DV-11~20一同进行针对ESKAPE耐药菌的抗菌活性测试，以最小抑菌浓度（MIC）为评估指标。结果显示，QLX-3DV-1和QLX-3DV-2的抗菌活性最为优异，甚至超越了LL-37、SAAP-148以及四种已进入临床试验的抗菌肽（C16G2、Omiganan、OP-145、DPK-060）。 为评估M3-CAD各模块的贡献，研究者采用不同模块组合分别生成Top-10候选肽，并测试其对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和鲍曼不动杆菌的抗菌活性。结果表明，仅使用生成模块时多肽活性较差；加入回归模块后药效有所提升；而完整框架（生成+回归+分类）则表现出进一步的性能增强。这凸显了生成、回归和分类三大模块一体化框架在提高预测准确性与治疗潜力方面的重要性。 5.2 生成的候选肽与训练集AMP的理化性质比较 为了评估M3-CAD的从头设计能力，研究者比较了该管线从头生成的Top-1000个候选肽与训练集中抗菌肽（AMP）的序列相似性及关键分子特征。结果表明，从头生成的候选肽在理化性质和绝大多数氨基酸组成方面与训练集AMP相当，但其赖氨酸（K）、亮氨酸（L）和精氨酸（R）的比例显著更高。鉴于这三种氨基酸已被报道与AMP的抗菌活性密切相关，这一差异可能源于M3-CAD框架在设计上有意倾向于产生并优先筛选具有高抗菌活性的多肽。更为重要的是，超过95%的从头生成候选肽与训练集AMP之间的最大序列相似性低于50%，这一显著差异充分体现了M3-CAD在保持乃至增强抗菌活性的同时，生成全新序列多肽的强大潜力。 5.3 安全性评估与耐药性分析 抗菌肽（AMPs）的非靶点毒性是制约其临床应用的关键因素。为评估候选肽的安全性，本研究测定了其25%溶血浓度（HC₂₅）及对HEK-293T、MHCC97-H细胞的50%细胞毒性浓度（CC₅₀），并梯度检测了QLX-3DV-1和QLX-3DV-2的溶血率与细胞存活率。进一步将其与SAAP-148对七种ESKAPE菌的治疗指数进行对比，结果显示候选肽具有更高的CC₅₀值和更优的治疗指数，凸显了其优异的安全性。 为测定候选肽的耐药性，以经典抗生素克林霉素和万古霉素为参照物，评估了金黄色葡萄球菌对QLX-3DV-1和QLX-3DV-2的耐药性，结果显示金黄色葡萄球菌在20代后对QLX-3DV-1和QLX-3DV-2没有表现出明显的抗性。相反，金黄色葡萄球菌对克林霉素和万古霉素的耐药性分别在第15代和第18代后产生。同时又使用改进的棋盘试验评估了QLX-3DV-1/2与第四代头孢菌素头孢吡肟的协同作用，抑菌浓度指数（FICI）表明具有很强的协同作用。5.4 抗菌机制研究 AlphaFold2预测和螺旋轮分析表明QLX-3DV-1和QLX-3DV-2的α螺旋结构具有明显的阳离子两亲性特征，这与AMP典型的膜渗透机制一致。同时扫描电子显微镜显示，QLX-3DV-1和QLX-3DV-2在1倍MIC时会导致金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的膜破裂，表面粗糙和破裂，突出了它们强大的膜破坏活性。这一机制被Syto 9/PI的Live/Dead分析以及共聚焦荧光显微镜分析进一步证实。 NPN荧光增强和ONPG检测分别表明QLX-3DV-1和QLX-3DV-2增加了大肠杆菌的外膜和内膜通透性。LPS竞争抑制实验和ITC实验表明QLX-3DV-1和QLX-3DV-2与LPS存在高亲和力结合，PE/PG/PC结合实验表明QLX-3DV-1和QLX-3DV-2会与PG/PE结合，而不会与PC结合，凸显出卓越的抗菌选择性。 除了膜破坏机制外，QLX-3DV-1和QLX-3DV-2还通过多重非膜途径协同杀灭细菌。首先，两者以剂量依赖方式诱导大肠杆菌胞内活性氧（ROS）大量产生，引发氧化损伤。同时，膜完整性受损严重干扰了细菌的能量代谢：胞内ATP水平显著下降，而胞外ATP水平相应上升。胞外ATP的累积可增强细菌的生物膜形成、抗吞噬能力和黏附性，是抗菌药物耐药性（AMR）产生的重要推手。而结晶紫染色实验表明，QLX-3DV-1和QLX-3DV-2能剂量依赖性地抑制金黄色葡萄球菌生物膜形成，在1/4×MIC浓度下，生物膜量已减少而浮游细菌未被杀死，提示其抑制效应并非单纯依赖杀菌活性，而是通过特定信号调控实现的。进一步研究发现，两者还能直接靶向胞内基因组DNA。凝胶滞留实验显示，即使在1×MIC的低浓度下，多肽也能与金黄色葡萄球菌的基因组DNA高效结合，且随着浓度升高阻滞效应增强，暗示其可能通过干扰转录过程破坏DNA功能。体外转录/翻译实验证实，在20μg/mL浓度下两者均能抑制蛋白质合成，其中QLX-3DV-2在10μg/mL时即表现出强抑制作用。5.5 转录组分析 为阐明QLX-3DV-1和QLX-3DV-2的分子机制，对处理后的大肠杆菌进行RNA-seq转录组测序，并绘制火山图。结果显示，QLX-3DV-1引起352个差异表达基因（195上/157下），而QLX-3DV-2引发更广泛的1346个差异基因（677上/669下），暗示两者调控网络存在显著差异。GO富集分析表明，QLX-3DV-1显著破坏代谢动态平衡，降解过程上调，中枢代谢与能量稳态受损；同时脂多糖生物合成及应激反应通路富集，反映细菌试图修复外膜损伤并应对细胞胁迫。KEGG进一步证实硫代谢、脂肪酸降解及多种氨基酸代谢显著变化。相比之下，QLX-3DV-2靶向细胞膜和蛋白质合成机制：GO富集中质膜组分、转运蛋白复合体及跨膜转运相关条目显著富集，同时核糖体途径与细胞质翻译强烈上调，表明严重的翻译应激。KEGG分析同样显示核糖体途径、硫代谢及脂肪酸降解受到扰动。这些综合反应表明，QLX-3DV-1侧重代谢紊乱与膜修复应激的崩溃，而QLX-3DV-2采用膜损伤+翻译抑制的双重打击策略，两者均通过多靶点协同作用，极大提高了细菌耐药产生的遗传阈值。 5.6 皮肤创伤模型中的运用 为进一步评估QLX-3DV-1和QLX-3DV-2作为抗菌剂的临床应用潜力，研究者对其体内安全性与治疗效果进行了系统评价。在局部安全性方面，以5倍治疗量分别处理小鼠完整皮肤和磨损皮肤，持续72小时后均未见皮肤刺激、病理改变或行为体重异常，组织学检查结果与对照组一。在全身安全性评价中，小鼠腹腔注射40mg/kg剂量后未见明显肝肾毒性。96小时存活率曲线显示，QLX-3DV-1在60mg/kg时存活率达100%，QLX-3DV-2为83%，显著优于对照肽SAAP-148（仅50%），凸显了其更宽的安全窗口。体内治疗效果采用小鼠全层皮肤创伤感染模型：背部制作直径5mm创面，分别感染金黄色葡萄球菌或大肠杆菌（10⁸CFU/mL）。感染5小时后局部给予30mg/mL的QLX-3DV-1或QLX-3DV-2。24小时后定量细菌载量。结果显示，与赋形剂对照组相比，QLX-3DV-1和QLX-3DV-2对金黄色葡萄球菌的载量分别降至5.1%和9.4%，对大肠杆菌的载量降至3.4%和3.4%。两种多肽的抗菌效果均优于对照肽SAAP-148，展现出卓越的局部抗菌活性和良好的体内安全性。 6 总结 本研究基于多模态深度学习，构建了M3-CAD抗菌肽发现管线，并建立了包含12,914个抗菌肽的QLAPD数据库。M3-CAD创新性地采用3D体素着色技术将肽的三维结构转化为视觉特征，结合多模态条件变分自编码器（m2cVAE）、MLP回归与多标签分类器，实现从头设计与优化。通过该管线获得QLX-3DV-1/2等候选肽，其抗菌活性优于LL-37、SAAP-148及多种临床期抗菌肽。机制研究表明，两者兼具膜破坏、活性氧诱导、ATP耗竭、DNA结合及蛋白合成抑制等多重抗菌机制，并可抑制生物膜形成。安全性评估显示，候选肽溶血风险低（HC₂₅>1024µg/mL）、细胞毒性小（CC₅₀高），在小鼠皮肤局部及腹腔注射中未见明显毒副反应。体内感染模型证实其显著降低金黄色葡萄球菌和大肠杆菌载量。此外，候选肽不易诱导耐药性，且与头孢吡肟具有强协同效应。该研究为应对多重耐药菌威胁提供了高效、低毒、低耐药的候选分子，也展示了多模态深度学习在肽类药物研发中的广阔前景。原文链接 https://doi.org/10.1002/advs.202515835往期文章 ESMFold2｜AI正在构建蛋白质世界的"世界模型" 蛋白互作界面给出一堆氨基酸，哪些才是真正关键位点？ 海量突变体怎么筛？带你读懂噬菌体展示关注我们