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多肽偶联药物（PDC）正处在从技术探索迈向临床验证的关键转折期。被视为站在抗体偶联药物（ADC）巨人肩膀上的下一代精准疗法，凭借其独特的结构优势，有望在肿瘤等复杂疾病的治疗中开辟新路径。然而，要将这一潜力转化为现实，业界仍需克服其体内稳定性差、临床转化成功率低等核心挑战。今天为大家解读一篇关于PDC药物机遇与挑战的文章，系统分析了成功PDC设计的一般性考量，总结了PDC结构中各组分的功能，分析了PDC在药物递送中的潜力，如克服耐药性、控制药物释放以及提高疗效并降低非特异性毒性，讨论了PDCs的药代动力学以及在肿瘤领域PDC成功开发的未来前景。以期为大家在PDC药物研发方面提供参考。 一、概述 多肽偶联药物（PDC）通过特定连接子与具有特定功能的多肽共价连接。PDCs可通过归巢肽到达靶点，并通过连接子在靶细胞内释放毒性载荷。作为归巢肽，其必须具备对肿瘤组织过表达蛋白受体的特异性靶向能力和强结合亲和力。多肽的二级结构在体内稳定性和靶向药物递送亲和力中起着关键作用。连接子必须在循环中保持稳定，同时基于肿瘤细胞相较于正常细胞的特殊环境（如低pH、过表达酶等）在靶细胞中高效释放药物。同时，PDCs的偶联不应影响多肽的结合亲和力或载荷的毒性。 PDC相对于ADC的优势： 合成简便：可通过固相合成、液相合成或生物合成实现； 功能化容易：可通过不同的化学修饰（如环化、N-甲基化、非天然氨基酸引入）实现； 高组织穿透性； 低免疫毒性； 可克服肿瘤细胞耐药性：通过改变小分子药物的细胞进入机制。 自1972年Freer等人首次报道PDCs以来，PDCs在临床应用中进展缓慢。目前仅有少数放射性PDCs获批用于癌症诊断和治疗，如⁶⁸Ga-DOTATOC、⁶⁸Ga-DOTATATE、¹⁷⁷Lu-DOTATATE。二、PDC从ADC中的借鉴 随着ADC候选药物在临床应用中的快速进展，非期望毒性和耐药性等重大挑战也引起了广泛关注。ADC的构建经验值得借鉴，以避免ADCs中遇到的陷阱。先看两者的区别（表1和图1 ）： 表1  PDC和ADC对比 图1 ADC面临的挑战及PDC的应用前景2.1 脱靶毒性 ADCs的脱靶毒性可分为“靶向毒性”和“非靶向毒性”。靶向毒性发生在ADC介导的靶向摄取影响表达相同靶点的正常组织时。非靶向毒性则由循环中的提前释放和载荷的非特异性摄取引起。 解决“靶向毒性”问题的关键在于探索在肿瘤细胞中特异性或优势表达、在正常组织中低表达或不表达的新靶点。多肽筛选技术的快速进展加速了高受体亲和力的特异性多肽配体的发现，包括噬菌体展示、单珠单化合物（OBOC）方法、mRNA展示、SICLOPPS等。与单克隆抗体相比，多肽分子量更低，可克服低穿透性的缺点，同时从循环中快速清除。多肽稳定化策略已被广泛开发以改善其生理稳定性和药代动力学，如肽订书和非碱性氨基酸取代。2.2 载荷选择的局限性 旁观者效应源于正常细胞中的非靶点介导的细胞摄取和分解代谢，导致细胞毒性载荷及其代谢物的释放。研究表明，仅1-2%的ADC载荷到达细胞内靶点。因此，载荷的效力必须足够高，即使在低浓度下也能根除肿瘤细胞。然而，高效力载荷可能导致严重副作用，特别是在关键正常细胞上有显著水平的抗原表达时。 与ADCs相比，PDCs具有更多载荷选择。除放射性核素和化疗药物外，毒性蛋白、细胞因子、PROTACs和寡核苷酸也可被设计用于下一代治疗性PDCs。2.3 耐药性 耐药机制复杂，与药物外排增强、异源物质代谢升高、信号通路代偿、靶点改变、细胞死亡抑制等相关。对于ADCs，克服耐药的努力包括： 1. 选择非外排底物的载荷：如trastuzumab deruxtecan，使用新型DNA拓扑异构酶I抑制剂，可克服HER2阳性胃癌中由ATP结合盒转运蛋白异常表达引起的T-DM1耐药； 2. 通过连接子修饰增加亲水性：MDR1对疏水化合物的转运效率高于亲水化合物； 3. 开发双特异性/双表位ADCs。 这些策略也可用于PDC构建。此外，细胞穿透肽可以改变化疗药物的细胞摄取机制，成为克服耐药性的替代方法。同时，由于多肽修饰的便利性，两种不同药物可偶联至同一多肽上，用于联合治疗和避免耐药。三、PDCs的关键组分 PDCs是通过特定可裂解连接子将特定多肽序列与药物共价连接而形成的一类新型前药。3.1 PDCs中的多肽多肽对PDCs的疗效、药代动力学/药效学特征和治疗指数有显著影响，影响肿瘤靶向、体内稳定性和细胞穿透特性。与单克隆抗体不同，多肽既可作为肿瘤靶向的归巢肽，也可用作细胞穿透增强剂将小分子药物转运至细胞内。根据细胞功能，PDCs中的多肽可分为肿瘤靶向肽、脑穿透肽、细胞穿透肽和自组装肽。 图2 用于PDCs的多功能肽，包括细胞穿透肽、肿瘤靶向肽及自组装肽3.1.1肿瘤靶向肽 肿瘤靶向肽已成为将治疗和诊断药物递送至肿瘤的有用工具。理想的PDC多肽应具有强靶点结合亲和力、对肿瘤细胞的高选择性和体内稳定性。根据功能对靶点进行分类，包括靶向免疫检查点、靶向肿瘤血管、靶向激素相关受体、靶向肿瘤微环境、靶向血脑屏障及其他靶点。 表2 PDC中靶向肽的分类 表3 PDC中靶点总结 3.1.2 细胞穿透肽（CPPs） 细胞膜是限制大分子、蛋白质、核酸和药物转运的屏障，限制其穿透。因此，开发能够穿越癌细胞膜的药物对于实现细胞内杀伤至关重要。CPPs长度为5至30个氨基酸残基，富含精氨酸和赖氨酸，在生理环境中带正电荷并表现出两亲性。这些特征使CPPs能够高效地将原本无法穿透细胞的化合物或药物递送至细胞内。CPPs穿透细胞膜的机制可分为两类：内吞作用和直接易位，穿透机制可能受多肽化学结构影响。PDCs中的CPPs可用于： 1.改善小分子药物的溶解度和毒性； 2.改变药物细胞穿透机制以克服耐药性； 3.降低小分子药物的非特异性毒性。 提高抗肿瘤效果：如TAT-DOX偶联物； 克服耐药性：如PTX-八精氨酸偶联物对耐药细胞有效； 降低非特异性毒性：如pH激活型CPP-DOX偶联物。 图3 靶向组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的稳定化PDC。(A)靶向 HDAC 的肽类药物偶联物（PDCs）设计。H3K56肽段来源于组蛋白3（HDAC1的底物），其羟肟酸官能团对 HDAC 结合起关键作用。(B)硫鎓盐偶联的PDCs靶向 HDAC ，具有降低的非特异性毒性3.1.3 自组装多肽 亲水性多肽与疏水性小分子药物结合后可观察到整体两亲性，这赋予其在水环境中自聚集的倾向。自组装PDCs可诱导水凝胶或超分子纳米结构的形成，目前在药物递送领域受到迅速增长的关注。 自组装肽可形成水凝胶或纳米结构，用于： 控制药物释放：如pH响应型肽-萘丁美酮凝胶； 提高载药量与协同作用：设计良好的PDCs还可形成纳米结构，提供靶向药物递送和释放。如肽-HDACi与核酸自组装形成纳米颗粒； 改善生物利用度：如PEG-b-PAsp-DOX偶联物。 图4 一种可诱导组装的PDC载体用于癌症治疗核酸递送。该PDC由细胞穿透肽RW9、 HDAC 抑制剂头部（肽C端）及5-FU（肽N端）组成，可与AS1411共组装形成纳米球体。该PDC与AS1411表现出意外协同效应，显著提升癌细胞抑制效率，具体表现为干细胞相关蛋白表达下调及凋亡相关蛋白表达上调。 尽管自组装PDCs在靶向药物递送方面显示出良好潜力，但在进入临床前仍面临许多挑战，如自组装过程中可能的结构不稳定性、药物释放的不可预测性以及可能对正常细胞的非特异性毒性。随着对自组装形成过程以及肽、连接子和药物分子在自组装中贡献的更好理解，将有望出现适合临床应用的优秀药物候选物。3.2 连接子 连接子的设计决定了PDCs在循环中的稳定性与在靶点的释放效率。主要分为四类： 酶可裂解连接子：如Val-Cit（组织蛋白酶B）、GPLG（MMP-2），可在肿瘤微环境或溶酶体中选择性裂解； 酸可裂解连接子：如腙键，在肿瘤酸性环境中释放药物； 还原可裂解连接子：如二硫键，利用肿瘤内高GSH浓度触发释放； 不可裂解连接子：如硫醚键，提高稳定性，依赖肽链降解释放药物。 图5 PDC 不同的连接子结构 图6 VEGFR 靶向肽偶联物（QR- KLU）的设计及其体外与体内抗肿瘤活性研究。肽QR- KLU 由 VEGFR 靶向肽VEGF125−136（qkrkrkksryks）与裂解肽（kluklukklukluk）偶联而成。3.3 载荷 PDCs可搭载多种类型的载荷： 化疗药物：DOX、PTX、CPT、Pt等；这些药物通常存在溶解度差、循环半衰期短、潜在耐药性发展和严重副作用等问题。 放射性核素：68Ga、177Lu等，已用于诊断与治疗； 靶向小分子：如HDAC抑制剂；小分子靶向药物在靶向癌症治疗中相比化疗药物表现出更好的肿瘤选择性，但在临床应用中也存在局限性，如耐药性、副作用、低效率等。多肽也可作为载体递送此类药物，实现高抗癌效果和低非特异性毒性， 抗肿瘤肽：如溶瘤肽、促凋亡肽KLA； 生物大分子：如TNF、siRNA； 气体分子：NO、H₂S、CO等，因无耐药性、副作用小、无副产物而备受关注，在癌症治疗中显示出巨大的应用潜力。但缺乏用于气体控制释放的发生器限制了其进一步应用。四、PDCs的药代动力学 小分子若符合Lipinski五规则，即分子量、氢键供体、氢键受体和log P的特定标准，则被认为是“类药”且口服生物可利用的。虽然多肽通常不符合这些标准，但许多已上市和临床阶段的多肽药物表明，五规则不是药物开发的绝对障碍。理解多肽的ADME（吸收、分布、代谢、排泄）特性对于设计有效的癌症治疗PDCs至关重要。 PDCs的ADME特性显著影响其疗效： 吸收：目前以静脉注射为主，口服面临酶降解与低渗透性问题； 分布：受分子量、电荷、结构影响，偶联白蛋白结合肽可提高肿瘤蓄积； 代谢：多肽易被蛋白酶降解，稳定化修饰（如环化、D-氨基酸）至关重要； 清除：肾小球滤过为主，PEGylation或脂质修饰可延长半衰期。五、PDCs在临床应用中的最新进展 PDCs涵盖多种类型的偶联物，包括具有强靶向亲和力或细胞穿透能力的线性肽、通过噬菌体展示鉴定的具有增强稳定性和亲和力的环状或双环肽，以及具有良好递送性能的肽树状分子或自组装肽。这三类PDCs均已进入临床试验，显示出显著的临床应用潜力。 表4 PDC临床应用的最新进展 AEZS-108（LHRH-DOX）：进入III期，但III期子宫内膜癌试验未达主要终点； ANG1005（Angiopep-2-PTX）：用于脑转移乳腺癌，显示CNS疗效； CBX-12（pH敏感肽-Exatecan）：I/II期，稳定、低毒、高效； TH1902（Sortilin-DTX）：获FDA快速通道资格； EP-100（LHRH-溶瘤肽）：卵巢癌II期，耐受性良好； G-202（PSMA-毒胡萝卜素）：II期肝癌、胶质瘤已完成； Bicycle Toxin Conjugates（BTCs）：BT1718、BT5528、BT8009，靶向MT1-MMP、EphA2、Nectin-4，初步显示良好耐受性与疗效。六、PDCs的挑战与未来方向6.1 PDCs的当前挑战 为充分发挥其治疗潜力，PDC药物必须克服血清中的酶降解，并有效穿透靶组织以释放其载荷。可采用两种主要策略来增强稳定性和细胞穿透：活性制剂和共价修饰。 活性制剂如多肽、纳米颗粒、脂质体制剂、聚合物、树状分子、量子点和聚合物胶束，扩大了PDCs的临床应用。多肽载体如PEG化聚天冬氨酸和PEG化聚L-谷氨酸可延长血液循环时间，增强疗效，降低多柔比星的全身毒性。 共价修饰，包括肽环化、非天然氨基酸引入或N-甲基化，以及与大分子偶联，可增强PDC的稳定性和功能。环化施加的构象约束可使环肽与线性肽相比，对内源性蛋白酶的蛋白水解具有高度抗性。双环肽是另一种策略，涉及将三个半胱氨酸残基与三官能连接子交联，形成刚性环状结构。这种方法可增强肽类药物的稳定性、选择性和效力。用于生物活性环肽筛选的现代技术加速了具有高亲和力和特异性的靶点结合最佳药物候选物的开发，如噬菌体展示、单珠单化合物方法、mRNA展示、SICLOPPS等。 D-氨基酸可降低对蛋白水解酶的敏感性，提高肽稳定性。N-甲基化可通过增加空间位阻和改变肽构象来增强肽稳定性。聚乙二醇化是改善肽药代动力学特性的常用策略。聚乙二醇化可增加分子量，减少肾清除，延长循环时间。脂质偶联是另一种增强肽稳定性和药代动力学特性的方法。因此，肽的化学修饰不仅能改善PDCs的吸收相关药代动力学和药效学特性，还能对细胞膜通透性和靶点亲和力产生显著影响，使其能够到达细胞内靶点。6.2 PDCs的未来方向双环毒素偶联物（BTCs） 与环肽天生比线性肽更稳定的普遍观点相反，它们仍然可能容易在体内快速降解。双环肽通过其额外的环状约束，提供更强的蛋白水解稳定性。BTCs已成为有前景的药物递送系统。这些偶联物通常由9-20个氨基酸的双环肽与小分子毒素连接组成。肽的刚性环状结构确保毒素构象保持完整，优化其活性。BTCs相比ADCs具有多项优势，包括更深的肿瘤穿透性、快速外渗和较慢的肾清除。 先进的筛选技术，如噬菌体展示、mRNA展示、SICLOPPS和计算机筛选，已彻底改变了环肽药物的发现。这些技术能够快速生成和筛选多样化的环肽文库，有助于鉴定有效的药物候选物。基于结构的药物设计是开发双环肽的另一种强大方法。通过理解靶蛋白与肽配体之间的分子相互作用，研究人员可以设计具有高亲和力和特异性的双环肽。肽树状分子药物偶联物 树状分子的特点是其高度分支的多层结构，由核心、多代分支和功能化外壳组成。与线性肽和聚合物不同，树状分子具有独特的性质，包括热稳定性、粘度和包封能力。肽树状分子可分为两类：共价型和非共价型。共价肽树状分子使用天然或非天然氨基酸构建，而非共价肽树状分子依靠非共价相互作用形成其结构。肽树状分子已成为有前景的药物递送载体。它们可用于通过共价偶联或非共价包封递送药物。例如，Gu及其同事成功证明使用肽树状分子将多柔比星选择性递送至癌细胞。将聚乙二醇掺入树状分子纳米颗粒可进一步增强生物相容性、降低毒性并提高药物递送效率。自组装肽药物偶联物 自组装肽基纳米结构具有显著优势，包括持续药物释放、精确靶向、克服耐药性和减少脱靶毒性。各种PDCs可自组装成纳米结构以增强药物递送。为解决临床转化相关的挑战，正在开发创新方法以优化自组装肽基药物递送系统的设计和制剂。七、结论 PDCs作为下一代靶向治疗药物具有巨大潜力，在合成、免疫原性和效力方面优于ADCs。然而，稳定性差、生物利用度低和开发周期长等挑战阻碍了其临床转化。为最小化脱靶毒性，PDCs的理想靶点应在肿瘤细胞上选择性表达。基因测序和抗原发现的最新进展使得新抗原和肿瘤特异性生物标志物的鉴定成为可能。此外，靶向在不同肿瘤类型中共享共同标志物的基质细胞，为广谱癌症治疗提供了有前景的策略。 除靶向肿瘤特异性蛋白以改善肿瘤选择性毒性外，还可采用多种策略来增强肽稳定性并延长其循环时间： 肽环化：提高稳定性，增强对蛋白水解降解的抗性； 非天然氨基酸引入：增强稳定性并改变肽性质； 大分子偶联：增加分子量，减少肾清除，延长循环时间（如聚乙二醇化）。 载荷和连接子的选择对PDC的疗效和安全性至关重要。强效细胞毒药物，如小分子药物和毒素，可偶联至多肽。此外，新兴模式如PROTACs和寡核苷酸为PDC开发提供了新的思路。PDCs可被设计用于解决耐药机制，如药物外排增加、靶点表达改变和下游信号通路激活。 PDCs目前仅限于静脉给药，无法口服递送，这对无法定期随访的患者构成重大挑战。近期研究报告了一种利用阴离子纳米颗粒实现生物活性肽口服递送的新方法。虽然使用纳米颗粒是解决低口服生物利用度和稳定性挑战的有吸引力的策略，但需要进一步测试以评估该方法在未来临床试验中的可行性。此外，替代策略，如耐酸包衣、肠道酶抑制剂和粘液穿透肽，已被提出以改善PDCs的口服可用性。这些进展有望扩大PDC疗法的可及性和给药便利性。 同时，ADCs的工业化挑战，如生产成本和质量控制，也促进了PDCs的发展。ADC生产昂贵、耗时，且需要专门的设施。扩大ADC生产同时保持一致性是困难且昂贵的。PDCs的生产成本较低，因为肽是化学合成的，与抗体生产相比是相对便宜的过程。肽、连接子和载荷的偶联比ADC偶联更简单、更具成本效益。ADCs由于药物-抗体比、偶联位点和抗体糖基化模式的差异，本质上是异质的，这需要严格的质量控制。而PDCs比ADCs更均质，因为肽更小、更容易表征。PDCs的质量控制要求较低，依赖更简单的技术如HPLC和质谱。 总之，虽然PDC开发领域仍处于早期阶段，但已取得显著进展。凭借其低免疫原性、高组织穿透性、合成简便、载荷多样等优势，正逐步走向临床舞台中心。尽管当前仍面临稳定性、口服递送等挑战，但随着稳定化修饰、连接子设计、自组装技术及筛选平台的不断进步，PDCs有望在未来癌症治疗中扮演越来越重要的角色。 更多PDC药物内容可阅读以下往期文章： 多肽偶联药物(PDC)：癌症靶向治疗的新方式 公众号已建立ADC药物研究群，扫描下方小编二维码申请加入，入群请告知姓名及工作单位。关于ADC药物研究的问题，大家可以随时群内沟通，我们一起交流、学习、进步。 ↑ 小编微信