新型癌症治疗靶向疗法!你对多肽偶联药物PDC了解多少?
多肽类药物分子量上介于小分子药物(<500 Da)和生物制品(>5000 Da)之间,FDA将肽定义为由少于40个氨基酸(500-5000 Da)组成的聚合物。与小分子药物和生物制品相比,肽具有诸多优点:它们的设计更简单、能与未充分探索的靶标相互作用、具有更便宜的合成价格、更低的的免疫原性和更好的组织渗透性。迄今为止,共有100多种多肽药物获批上市,用于治疗一系列疾病。
除了具有生物活性外,肽还能很好地将药物运送到特定的靶标。因为抗体偶联药物(ADCs)在疾病治疗中取得的进展,多肽偶联药物(peptide–drug conjugates,PDCs)在靶向治疗中的潜力也受到了很多人的关注。不久前,学术期刊Chemical Society Reviews发布了文章Peptides as a platform for targeted therapeutics for cancer: peptide–drug conjugates (PDCs),盘点了多肽类药物的优点和局限性,以及其应用于PDC靶向治疗癌症中的一些最新趋势。限于文章长度,今天文章会首先介绍PDC的基本结构和优缺点,PDC相关在研产品信息会在今后的文章中做更详细介绍。
肽的一个显著局限性是通过口服,往往会破坏其生物活性,多数时候需要通过静脉注射(IV) 给药。与生物制品相比,肽的循环半衰期更短,往往只有数天至数周,因此需要更频繁给药。此外,多数肽在人体内会肾脏迅速清除,导致开展肽体内研究面临很多困难。目前几种用于改善多肽成药性的方法包括,改善肽分子的细胞渗透性、增强化学和蛋白水解稳定性以及降低肾脏清除率,从而延长循环半衰期。
具体来讲,通过化学修饰提高多肽的酶和化学稳定性的方法包括:1. 环化技术,目前已广泛应用于多肽领域,并以多种方式实现了环化:包括头到尾、头/尾到侧链或侧链到侧链;2. 蛋白修饰:氨基酸的侧链为蛋白修饰提供了另一个很好的来源,随着酶识别位点被破坏,侧链空间体积的增加会导致其稳定性的增加;3. 通过化学修饰减缓肾脏清除率 ;4. 通过制剂来提高肽治疗药物的口服生物利用度,包括渗透促进剂和酸稳定涂层。
面对癌症治疗巨大未被满足的临床需求,抗体偶联药物(ADC)受到了越来越多的关注。2000年,Mylotarg(gemtuzumab ozogamicin)成为FDA批准的首个ADC药品,由靶向白血病细胞表面抗原CD33的抗体与来源于刺孢霉素天然产物的细胞毒性有效负载相结合而成。在过去的20年里,多款ADC获批,用于治疗多种癌症,截至2020年9月,FDA共批准了9款ADC药物。
尽管ADC在持续改进,但仍然存在几个缺点:首先,作为细胞毒性药物,ADCs可引发显著毒副作用;其次,ADC的复杂结构,导致生产成本高;最后,由于ADC的高分子量和蛋白样理化性质,在治疗某些类型实体瘤的疗效并不理想。为了克服这些问题,许多研究人员在探索肽偶联药物(PDCs)在癌症靶向治疗中的可行性。
PDC结构与ADC相似,仅在归巢装置部分存在差异。PDC由三个重要组分组成:归巢肽、连接子和具有细胞毒性的有效载荷。通过靶向肿瘤细胞的受体来递送有效载荷。尽管ADC在快速发展,PDC的研发情况却相对缓慢。目前市场上只有一个获批的治疗性PDC,177Lu-dotatate,用于治疗胃肠胰神经内分泌肿瘤(GEP-NETs)。
归巢肽可以特异性靶向肿瘤细胞表面过表达的蛋白受体。归巢肽的二级结构对其结合亲和力有明显影响。迄今为止所使用的大多数归巢肽是线性的:尽管它们展现出良好的结合特性,但仍存在几个缺点,包括末端易被酶降解、化学不稳定性和快速被肾脏清除。克服这些缺点可通过使其环化等方法实现。
根据所需PDC的作用机制,会使用不同的连接子。连接子必须在递送过程中保持稳定性,以防止药物过早释放和非特异性释放。与ADC一样,用于PDCs的连接子可以是可裂解的,也可以是不可裂解的。
有一系列细胞毒性药物可用于癌症治疗,但每种药物通常具有一定的局限性,其中最大的局限性是药物对靶向癌细胞的非特异性,这样会对健康细胞造成危害,并导致严重的副作用。PDC中目前使用较多的有效载荷包括Doxorubicin、Taxol、Daunorubicin、Gemzar和Mertansine。PDC不仅可以用作治疗药物,还被广泛用作显像剂。
与多肽相似,PDC的缺陷之一是其循环稳定性差,会很快被肾脏清除。PDC必须在循环内保持稳定,以防止细胞毒性有效载荷提前释放并导致全身暴露。已经有研究利用不同的纳米颗粒来增强PDC的稳定性。PDC的另一个缺陷是目前口服给药效率低,需要通过IV注射给药。不同研究正在尝试改进这一现象,包括通过不同修饰增强其化学和酶稳定性,以及使用以受控方式递送多肽和蛋白质的新纳米材料。
化学和生物学的最新进展扩展了我们对肽优点和局限性的理解,为PDC作为新型靶向治疗的方法奠定了基础,我们期待随着技术的进步,更多PDC药物可以尽早问世,造福更多患者。
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