Sudocetaxel Zendusortide

小分子药物与抗体类生物药是肿瘤靶向治疗的两大主力，但二者各有短板：小分子选择性不足，容易误伤正常组织；抗体‑药物偶联物（ADC）分子量大，实体瘤穿透能力有限，生产成本高昂。 肽分子恰好填补了分子量 500‑5000 Da 的药物开发空白区间。肽‑药物偶联物（Peptide‑drug conjugates, PDCs）以肽作为靶向归巢单元，具备肿瘤穿透性好、免疫原性低、合成成本可控等优势，是继 ADC 之后下一代靶向偶联药物的重要方向。目前已有 PDC 药物获批上市，多款候选分子进入临床阶段，同时也面临肽本身稳定性差、体内清除快等固有挑战。 一、肽类分子成药的机遇与先天短板 FDA 将肽定义为氨基酸数目小于 40 个的聚合物，分子量介于 500‑5000 Da 之间。相比小分子，肽可以靶向很多小分子难以结合的蛋白‑蛋白相互作用靶点；相比抗体，肽组织穿透更强、免疫原性更低、化学合成更简便。全球已有超过 100 款肽类药物获批，肽类市场规模在 2019 年预计达到 110‑160 亿美元。 但肽天然存在显著药代动力学缺陷，限制成药转化： 1） 口服生物利用度极差 。胃肠道中唾液淀粉酶、胃内胃蛋白酶、肠道胰蛋白酶、羧肽酶会持续降解肽；同时肽不满足 Lipinski 五规则，跨上皮屏障能力弱。口服肽需要历经唾液、胃部、肠道多重酶解与 pH 破坏，绝大多数候选分子止步临床，仅少数如司美格鲁肽依靠特殊辅料 SNAC 实现口服获批 2）循环半衰期短 。血液中氨基肽酶、羧肽酶会从肽链两端切割降解肽；同时分子量小于 25 kDa 的肽极易经过肾小球滤过，被肾脏快速清除，需要高频给药。 为克服上述缺陷，学界开发了一系列化学修饰与制剂手段，提升肽的酶解稳定性、化学稳定性，降低肾脏清除速率，延长体内半衰期，这些改造思路同样直接服务于 PDC 分子开发。 主要改造策略分为四大类 1）环化与肽钉合（stapling） 分为单组分肽钉合（1C‑PS）与双组分肽钉合（2C‑PS）。单组分依靠分子内非天然氨基酸闭环，代表临床分子 ALRN‑5281；双组分使用线性肽外加独立交联钉，合成后期可灵活修饰，Bicycle 治疗公司的双环肽技术就基于该思路。环化可以锁定肽二级结构，提升靶标亲和力，同时抵抗外肽酶降解。 2）非天然氨基酸替换 将 L‑氨基酸替换为 D‑氨基酸，降低蛋白酶识别。经典例子是生长抑素改造为奥曲肽，半衰期从数分钟提升至 1.5 h；此外增大氨基酸侧链位阻，也可以阻碍酶结合切割位点。 3）末端修饰、N‑甲基化、大分子偶联 N 端乙酰化、C 端酰胺化保护肽链两端；酰胺键 N‑甲基化增加位阻，代表药物环孢素；PEG 化、多糖、脂肪酸链偶联，增大流体力学半径，减少肾小球滤过，同时结合白蛋白延长循环。利拉鲁肽、司美格鲁肽就是脂肪酸链修饰 GLP‑1 肽的经典案例。 4）制剂手段 渗透增强剂、耐酸包衣实现口服；PLGA 微球包裹实现缓释，例如奥曲肽长效制剂 Sandostatin LAR。 小结：所有这些化学和制剂手段，都可以直接复用在 PDC 分子上，解决 PDC 源自肽骨架的体内稳定性难题。 二、从 ADC 到 PDC：肿瘤靶向偶联药物新选择 传统化疗无差别杀伤快速分裂细胞，骨髓抑制、胃肠道毒性严重；ADC 利用抗体靶向肿瘤高表达抗原，取得巨大成功，2020 年前 FDA 已经批准 9 款 ADC。但 ADC 仍存在痛点：分子大，实体瘤渗透差；生产工艺复杂，价格昂贵；存在免疫原性风险。 PDC 的整体架构逻辑与 ADC 类似，区别只是把抗体替换成靶向肽。完整 PDC 由三大核心模块构成： 归巢靶向肽（homing peptide）、连接子（linker）、效应载荷（payload） 。 三大组件协同完成靶向递送：靶向肽识别肿瘤细胞表面过表达受体，将整个分子带到病灶；连接子保证循环中稳定，到达肿瘤后可控断裂释放载荷；载荷发挥细胞毒性或者成像示踪功能。 目前 FDA 批准的第一款治疗性 PDC 为 ¹⁷⁷Lu‑dotatate ，用于治疗胃肠胰神经内分泌肿瘤，生长抑素肽作为靶向单元，酰胺键连接放射性镥‑177，每 8 周静脉给药一次。此外还有多款临床阶段分子，如 Theratechnologies 公司的 TH1902（多西他赛载荷）、TH1904（阿霉素载荷），靶向肿瘤高表达 Sortilin 1 受体，在卵巢癌、三阴性乳腺癌模型展现良好肿瘤富集，脱靶毒性低。 PDC 不局限于治疗，搭载放射性核素可以作为诊断显像药物，例如 Octreoscan 用于神经内分泌肿瘤成像。 三、拆解 PDC 三大核心模块设计要点 1. 归巢靶向肽（Homing peptide） 归巢肽负责识别肿瘤细胞表面过量表达受体，需要纳摩尔级亲和力，不能因为偶联连接子破坏自身二级结构与结合能力。常见靶点肽包括： RGD 肽：靶向整合素； GnRH 肽：靶向 GnRH 受体； SST 生长抑素肽：靶向 SSTR 生长抑素受体； Angiopep‑2：靶向 LRP‑1，用于血脑屏障穿透。 多数天然靶向肽为线性肽，容易被酶降解、清除快。因此经常采用环化、肽钉合改造提升稳定性。例如钉合 RGD 肽可以靶向胶质母细胞瘤高表达 αvβ3 整合素，帮助药物跨越血脑肿瘤屏障。 部分归巢肽同时属于细胞穿透肽（CPP），依靠两亲性、正电荷帮助分子跨膜；但阳离子 CPP 非特异性摄取较强，PDC 开发中更倾向阴离子细胞穿透肽提升肿瘤选择性。 2. 连接子（Linker）：PDC 的 “安全开关” 连接子是 PDC 设计成败的关键：血液循环条件下必须足够稳定，防止载荷提前释放造成全身毒性；到达肿瘤微环境后可以可控断裂释放活性载荷。分为可裂解连接子与不可裂解连接子两大类。 1）可裂解连接子，依靠肿瘤微环境特异性刺激触发断裂 谷胱甘肽（GSH）响应型：肿瘤细胞内 GSH 浓度显著高于正常细胞，二硫键等基团可以被 GSH 还原断裂；不同肿瘤 GSH 水平差异大，结直肠癌 GSH 水平远高于头颈、卵巢肿瘤。 pH 响应型：生理血液 pH7.4；肿瘤胞外微环境 pH≈6.8；胞内溶酶体 pH4.3‑5.2。腙键、缩醛等在酸性环境水解。代表为 N‑酰肼连接子，早期 Mylotarg（ADC）就使用该类结构，但目前该类连接子应用正在减少。 酶响应型：肿瘤微环境高表达组织蛋白酶、基质金属蛋白酶 MMP。Val‑Cit、Val‑Ala 二肽是最经典酶切底物，酶切后借助 PABC 自消除释放游离毒素；另外新型芳基硫酸酯连接子可以被溶酶体硫酸酯酶切割，在人血清中稳定性优异。 2）不可裂解连接子 分子被细胞摄取进入溶酶体后，肽骨架被酶完全降解，保留 “连接子‑载荷” 片段发挥毒性。整体循环稳定性更高，Blenrep 就是采用不可裂解连接子的 ADC 案例。缺点是需要完整内吞进入细胞，胞外无法释放毒素。 3. 载荷（Payload） PDC 载荷主要分为细胞毒性药物与放射性核素两大类，也可搭载显像同位素用于诊断。 药效学上对载荷的要求：循环条件稳定、纳摩尔级别高效毒性、具备可供偶联的化学位点、连接子断裂后释放出有完整活性的分子。常用化疗载荷有多柔比星、紫杉醇、道诺霉素、美坦辛；放射性核素如 ¹⁷⁷Lu、⁶⁸Ga。 四、PDC 发挥药效的两种作用机制 PDC 的作用通路高度依赖连接子类型与靶向肽性质，存在两种主流模式 1）胞内裂解通路（类似 ADC 经典通路，图 A） 非细胞穿透型靶向肽结合肿瘤表面受体，触发受体介导内吞进入早期内体；受体回收回到细胞膜表面，PDC 转运至晚期内体，最终进入溶酶体。溶酶体低 pH 或者高浓度蛋白酶切割连接子，释放游离毒素，杀伤肿瘤细胞。 2）肿瘤微环境胞外裂解通路（图 B） 肿瘤微环境胞外高表达 MMP‑2 等蛋白酶，PDC 还没有被细胞摄取就已经在胞外被切断，释放游离小分子毒素；小分子毒素自由扩散穿过细胞膜杀伤肿瘤。例如 MMP‑2 敏感的阿霉素 PDC 用于转移性乳腺癌就采用该机制。 设计 PDC 时，必须提前明确肿瘤微环境存在哪些刺激物（pH、蛋白酶、GSH），匹配对应连接子，才能实现预想的药效通路。 五、纳米材料助力提升 PDC 循环稳定性 肽本身分子量小，PDC 继承了肽容易被肾脏清除、循环稳定性不足的缺陷。除了化学修饰，纳米载体是另一套解决方案：将 PDC 偶联或者包载进纳米颗粒，增大整体流体力学尺寸，减少肾小球滤过，同时保护肽骨架不被蛋白酶降解。 金纳米颗粒 AuNPs：PEG 修饰金纳米颗粒偶联 PDC，淋巴瘤模型中 PDC 半衰期提升 90 倍以上。 硫化铜空心纳米颗粒 HCuS：可同时实现光热治疗与 PDC 递送。纳米颗粒表面修饰 pH / 氧化还原敏感两亲共聚物；近红外光照射后纳米颗粒解体释放 PDC；进入肿瘤细胞溶酶体进一步释放 DM1 毒素，三阴性乳腺癌模型实现很高凋亡率，单次光照后抗肿瘤效果可以维持长达 3 周。 纳米改造为 PDC 开辟新方向，但纳米制剂的体内安全性、规模化生产依旧需要更多临床数据验证。 六、广义 PDC 家族：双环肽毒素偶联物 BTC、肽‑树状大分子偶联物 PDC 是一个广义概念，除线性肽构建的偶联物外，双环肽毒素偶联物（BTC）、肽‑树状大分子偶联物也归属于 PDC 大类，目前已有多个 BTC 进入临床。 双环肽毒素偶联物 BTC：双环肽 9‑20 个氨基酸，序列包含 3 个半胱氨酸，与三官能团小分子交联形成刚性双环构象。对比 ADC，BTC 肿瘤渗透更深、血管外渗更快、肾脏清除速率降低。Bicycle Therapeutics 多条管线： BT1718：靶向 MMP‑14，二硫键连接 MD1 毒素，I/IIa 期； BT5528：靶向 EphA2，Val‑Cit 可酶切连接子偶联 MMAE； BT8009：靶向 Nectin‑4，MMAE 载荷，临床 I/II 期。 肽‑树状大分子偶联物：树状大分子具有高度分支球状结构，可以共价偶联或者物理包埋药物。PEG 修饰肽树状大分子可以延长半衰期； GFLG 组织蛋白酶 B 敏感四肽作为连接子 ，内吞后释放阿霉素、吉西他滨。在 4T1 乳腺癌小鼠模型中，树状大分子‑阿霉素偶联物抑瘤效果显著优于游离阿霉素，动物耐受性更好。 七、现存挑战与未来展望 PDC 作为新兴靶向治疗平台，前景广阔，但仍有不少关键瓶颈亟待解决： 1）肽固有药代短板依旧存在。即便经过修饰，多数 PDC 仍只能静脉注射；口服 PDC 距离临床落地还有很长距离，硅胶纳米颗粒等口服递送技术尚处在动物实验阶段。 2）绿色合成工艺有待完善。肽合成成本依旧偏高，绿色合成技术亟待发展。 3）体内稳定性与脱靶毒性平衡。连接子需要精细优化，循环中提前释放载荷会带来严重系统毒性。 4）实体瘤靶点肽资源有限。需要更多高特异性、高亲和力靶向肽用于实体瘤 PDC 开发。 化学修饰、钉合环化、纳米递送、双环肽等新技术正在不断补齐肽分子的短板。随着 ¹⁷⁷Lu‑dotatate 的成功上市，以及 BTC 等新型 PDC 分子推进临床，肽‑药物偶联物有望成为抗体药物之外，肿瘤靶向治疗又一重要支柱。 参考文献 Cooper B M, et al. Peptides as a platform for targeted therapeutics for cancer: peptide‑drug conjugates (PDCs)[J]. Chemical Society Reviews, 2021, 50 (3): 1480‑1501. DOI:10.1039/d0cs00556h