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让药物递送更简单
寡核苷酸药物,包括反义寡核苷酸(ASO)、小干扰RNA(siRNA)和信使RNA(mRNA),因其能够精准调控基因表达,在治疗遗传病、癌症和罕见病方面展现出巨大潜力。然而,其临床转化面临核心瓶颈——有效递送。由于核酸分子带负电荷且亲水性强,难以穿越细胞膜;即使进入细胞,也极易被困于内体并被溶酶体降解。此外,传统脂质纳米颗粒(LNP)等载体主要富集于肝脏,对肌肉、中枢神经系统及实体瘤等肝外组织的靶向能力有限。
在此背景下,靶向性多肽作为一类兼具高亲和力识别与高效跨膜能力的功能模块,正成为突破上述递送障碍的关键赋能技术。通过将其整合至多肽-寡核苷酸偶联物(Peptide–Oligonucleotide Conjugate, POC)或靶向脂质纳米颗粒(peptide-targeted Lipid Nanoparticle, p-tLNP)体系中,可实现对特定组织或细胞类型的精准导航与高效胞内释放。
技术背景:靶向性多肽在POC与p-tLNP的功能定位
一、POC体系中的多肽作用机制
多肽-寡核苷酸偶联物(POC)是一种将治疗性寡核苷酸(如PMO、ASO)通过化学连接子共价连接至靶向/穿透性多肽的双功能分子。该策略的核心在于利用多肽的“双重身份”:既是识别目标细胞的“导航仪”,又是驱动胞内递送的“引擎”。
根据功能侧重,POC中的多肽模块可分为两大类:细胞穿膜肽(Cell-Penetrating Peptide, CPP)和细胞/组织靶向肽(Cell/Tissue-targeting Peptide, CTP)。
CPP(如HIV-Tat衍生序列、PepFect系列)通常富含精氨酸或赖氨酸,具有阳离子或两亲性特征,能非特异性地促进大分子跨膜运输。而CTP则通过特异性结合某些组织上高度表达的受体(如转铁蛋白受体TfR1、αvβ6整合素)来实现器官选择性递送。
POC的作用机制(https://doi.org/10.3390/cimb46100655)
二、POC的一般作用流程
首先,多肽部分特异性结合细胞表面受体,启动靶向过程;
其次,通过受体介导的内吞作用,整个POC复合物被摄入细胞内部;
然后,内体逃逸是最关键的一步,此时CPP发挥核心作用,例如富含组氨酸的多肽可通过“质子海绵效应”缓冲内体酸化,引发渗透压升高导致内体膜破裂,从而避免有效载荷被溶酶体降解;
最后,寡核苷酸在细胞质或细胞核中释放,执行其基因调控功能,如诱导外显子跳跃或介导RNA干扰。
三、连接子的设计同样至关重要
优秀的连接子需满足:在血液循环中保持稳定,到达目标部位(或进入内涵体后)能够按需释放活性载荷。
比如响应性连接子(如GFLG四肽)可在特定环境(如溶酶体内Cathepsin B蛋白酶存在下)裂解,实现可控释放,这不仅提高了药效,也有助于降低脱靶毒性。以下列举了一些常见的连接子。
POC的连接子类型(https://doi.org/10.3390/cimb46100655)
四、p-tLNP体系中的多肽作用机制
与POC的共价偶联不同,p-tLNP属于表面修饰型递送系统。它保留了LNP高效的核酸包封能力和内涵体逃逸特性(依赖于可电离脂质在酸性环境下的质子化),同时通过在LNP表面锚定靶向性多肽,赋予其主动靶向能力,从而解决传统LNP缺乏组织特异性的难题。
在p-tLNP体系中,多肽如同“分子邮编”,决定了LNP在体内的最终归宿。近年来,两项突破性研究揭示了其可编程的设计范式。
清华大学邵玥与高华健团队提出的POST系统(Peptide-encoded Organ Selective Targeting)发现,特定氨基酸序列(如RRRYRR)可通过调控血浆蛋白冠的形成,引导mRNA-LNP选择性靶向肺、脾等器官,而非依赖传统的受体-配体相互作用。
另一项由北京大学程强团队开发的PILOT平台(Peptide-Ionizable Lipid Nanoparticles)则更进一步,将多肽直接嵌入可电离脂质结构中,创造出新型的多肽-可电离脂质材料。研究表明,不同的氨基酸修饰可预测性地导向不同器官:赖氨酸/精氨酸修饰趋向肺部,而谷氨酸/天冬氨酸修饰则增强脾脏靶向。
p-tLNP的工作机制始于血液循环中,PEG化脂质延长了其循环时间。当到达目标组织时,表面的多肽识别并结合靶点(如cRGD肽靶向肿瘤血管上的αvβ3整合素,P-选择素肽靶向炎症部位),触发受体介导的内吞。随后,LNP自身的内涵体逃逸机制被激活,释放出mRNA等货物,实现功能蛋白的翻译。制备工艺对性能影响显著,后插入法(Post-conjugation technique, PCT)相较于在线修饰法(In-line modification, ILT)对LNP结构扰动更小,能更好地维持其转染效率。
应用实例:真实研发管线与临床进展
尽管POC与p-tLNP领域充满活力,但真正进入临床阶段并公布关键数据的管线仍相对集中。以下列举数个具有代表性的公开案例。
PepGen作为全球POC赛道的标杆企业,深耕穿膜多肽偶联核酸技术多年,搭建了EDO 增强递送寡核苷酸平台,核心依托优化后的CPP多肽模块,大幅提升寡核苷酸的细胞摄取与内体逃逸效率,有效解决了传统ASO药物递送效率低、组织穿透弱的痛点。
核心管线PGN-EDODM1针对杜氏肌营养不良症(DMD),利用EDO技术平台,恢复MBNL1的正常剪接功能。截至2025年2月24日的最新安全性更新,该药物在患者中单剂量10 mg/kg后已显示出强大的靶点参与度,平均纠正错配剪接的比例达到29%,并且安全性良好。错配剪接是DM1病理的主要驱动因素,目前患者尚无获批的治疗方案来应对这种致残且缩短寿命的疾病。PGN-EDODM1是全球进展最快的POC药物之一,目前已推进至临床Ⅱ期。
Sarepta Therapeutics以杜氏肌营养不良(DMD)赛道龙头著称,是全球专注罕见遗传性肌肉病精准基因药物的一体化生物制药企业,其核心平台PPMO(Phosphorodiamidate Morpholino Oligomer-Peptide Conjugate)通过将优化过的PMO骨架,共价连接精氨酸富集细胞穿透肽,大幅提升全身给药后骨骼肌、心肌摄取效率,代表临床候选药为 SRP-5051(vesleteplirsen)。
SRP-5051用于治疗适合外显子51跳跃的杜氏肌营养不良症(DMD)患者。其全球2期MOMENTUM研究(SRP-5051-201)B部分数据显示,在约30 mg/kg的高剂量组(每4周一次,n=20),第28周时抗肌萎缩蛋白的平均表达水平达到5.17%,外显子跳跃率高达11.11%。相比每周接受eteplirsen(一种Sarepta公司开发的已获加速批准的外显子51跳跃疗法)的患者(n=16),抗肌萎缩蛋白表达量增加了12.2倍,外显子跳跃率增加了24.6倍。安全性方面,主要不良事件为可控的低镁/钾血症,通过预防性补充未导致停药。这些积极数据验证了PPMO平台在提升肌肉组织递送效率方面的巨大潜力。
表1 Entrada Therapeutics的POC技术平台临床管线信息(来源智慧芽)
Entrada Therapeutics聚焦神经、肌肉罕见病赛道,自主研发精准多肽递送平台,主打靶向型POC技术,核心管线VX-670、ENTR-601-44分别布局罕见肌肉病与神经系统疾病。其自研的EEV™(内体逃逸载体),其核心是一种环状细胞穿透肽(cyclic cell-penetrating peptides),该技术平台侧重组织选择性,降低全身脱靶毒性。代表临床候选物为ENTR-601-44。
ENTR-601-44在临床I/II期试验中有显著的功能改善,治疗组患者的“起身时间”(Time-to-Rise Velocity, TTRV)出现了具有统计学意义的改善。这一改善幅度是最小临床重要差异(MCID)阈值的约3.5倍。所有治疗中出现的不良事件均为轻至中度,未报告严重不良事件,也未发生因不良事件导致的停药,展示出良好的安全性和耐受性。但在6 mg/kg剂量组中,治疗仅使抗肌萎缩蛋白水平增加了2.36%。这一结果远低于公司此前10% 的预期,但该公司认为具有临床效益。
表2 PYC的POC技术平台临床管线信息(来源官网)
PYC Therapeutics 专注于基因罕见病POC药物研发,聚焦中枢神经系统与肌肉疾病领域,搭建了自研多肽-磷酸二酰胺吗啉寡核苷酸偶联(PPMO/POC)递送平台,对细胞穿膜肽进行序列优化,显著提升分子跨膜效率与内体逃逸能力。该平台覆盖对眼科、肾脏、中枢神经系统递送能力,多条临床管线正在开展。
PYC的POC候选药物VP-001已披露I期完整临床数据,共有9名患者,三个剂量组(3、10 和 30 μg)中的 3 名患者,已经接受了给药。没有观察到严重的不良事件。通过显微视野检查测量,30 μg 组中的一名患者的视网膜敏感性有所改善,该测试可捕获视网膜黄斑(中央)区域多个位置(位点)视网膜敏感性的变化。患者接受治疗的眼睛在6个位点的改善大于7 dB,美国食品和药物管理局 (FDA) 认为该改善具有临床意义。说明接受VP-001治疗的患者已证明视力(以低亮度视力(LLVA)测量)和视网膜敏感度(以微视野计评估)均有所改善。
表3 瑞博生物RiboPepSTAR™技术平台项目信息
(来源官网)
国内瑞博生物自主研发的RiboPepSTAR™平台正是通过对肝以外的组织和器官进行靶向多肽-siRNA分子缀合,实现对多种肝外器官的精准递送。该平台在肾脏和中枢神经系统(CNS)相关的多个临床前疾病模型中,展现出优于现有疗法的显著疗效与良好的安全性。
在p-tLNP领域,项目基本仍处于临床前阶段。
pHLIP Inc.的pHLIP-LNP平台将pHLIP®(低pH插入肽)的主动靶向能力与脂质纳米颗粒(LNP)的高效核酸封装技术相结合。其核心设计旨在解决传统LNP内体逃逸效率极低(<5%) 的关键瓶颈。为了解决这一问题,pHLIP Inc.开发了含有pH依赖性膜插入蛋白pHLIP的LNP(mRNA@LNP-pHLIP),在酸性环境中,pHLIP会发生构象变化,从而能够插入内体膜并促进mRNA释放到细胞质中。研究表明,这种pHLIP修饰的LNP(mRNA@LNP-pHLIP)在多种细胞系中可将mRNA表达水平提高3到5倍;在小鼠体内实验中则实现了更持久、更高水平的蛋白表达。该平台在编码A35R和M1R抗原的猴痘疫苗模型中展现出更强的免疫应答。目前该平台处于临床前开发阶段,但已与CordenPharma达成商业化合作,旨在推动其在癌症、遗传病及mRNA疫苗等领域的应用。
靶向性多肽有独特优势
靶向性多肽与抗体均能实现特异性递送,但在多个关键属性上存在显著差异,各有优劣。
HER2-TA-cy5.5和HER2-TP-cy5.5偶联物在三维肿瘤模型中的通透性。HER2靶向多肽偶联物可以穿透整个肿瘤球;同靶点抗体偶联物进入内部的量相对少,多数停留在肿瘤组织表层。(Y. Liang et, al.DOI: 10.15212/bioi-2023-0006)
总体而言,多肽在制造成本、组织穿透深度方面占据优势,尤其适用于需要深入组织内部或高效胞质递送的应用场景。而抗体凭借其更长的循环半衰期和极高的靶点亲和力,在慢性病、长期管理疾病中更具优势。
(内容整理自公开学术资料,不妥之处请批评指正)
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