肿瘤归巢肽及其在肿瘤靶向治疗中的应用

吴娇，杨唐斌，柳长柏

(1.三峡大学肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室，湖北宜昌443002；2.三峡大学医学院，湖北宜昌443002)

肿瘤归巢肽及其在肿瘤靶向治疗中的应用

吴娇1，2，杨唐斌2，柳长柏1，2

(1.三峡大学肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室，湖北宜昌443002；2.三峡大学医学院，湖北宜昌443002)

肿瘤归巢肽(THPs)是一类对肿瘤组织或血管具有归巢效应的多肽，它能识别和结合肿瘤组织或血管表面的特异性受体或标志物。除了原位肿瘤，THPs还能识别并结合血管源性或转移性肿瘤。因此，THPs可将抗肿瘤药物直接靶向递送至肿瘤组织、细胞中，能够减少或消除药物耐受及毒副作用。本文将综述迄今人们对THPs的认识、开发及其在抗肿瘤诊断及治疗应用中所取得的进展。

肿瘤归巢肽；靶向递送；抗肿瘤；靶向治疗

恶性肿瘤的早期诊断对其治疗至关重要。寻找、鉴定具有肿瘤靶向特性的分子不仅可以作为探针靶向肿瘤组织显像，从细胞和分子水平检测肿瘤，更能实现药物的靶向递送而备受关注。无论是肿瘤的分子显像还是靶向治疗，都需要肿瘤特异性配体作为桥梁。迄今常用的分子靶向递送载是抗体或其片段，但因其分子量大，细胞膜穿透能力差，且易被吞噬系统摄取，其应用受到极大限制。近年肿瘤归巢肽研究拓宽了靶向配体开发的范围。

1 肿瘤归巢肽的概述及分类

每个组织细胞表面分子都有其特异性的表达模式，肿瘤细胞表面分子表达模式与正常细胞不同，且在其发生、发展的不同阶段会呈现“阶段特异性”改变[1-2]。研究发现，有一类能与肿瘤组织、细胞表面分子相结合的多肽被称为肿瘤归巢肽(Tumor homing peptides，THPs)，不仅可以识别肿瘤细胞，还可以识别、结合实体肿瘤生长中非常重要的肿瘤新生血管[3]。因此，近年THPs已成为一种有效的肿瘤诊断与治疗的靶向工具，在抗肿瘤应用中备受关注[4]。THPs被分为两类：选择性和非选择性。

1.1 非选择性THPs某些THPs能结合多种类型的肿瘤细胞，它们能识别多种肿瘤细胞共表达的分子标志物，这些标志物大多在肿瘤血管生成中扮演重要角色。RGD[5]和NGR[6]是最早发现的两个THPs。这两种肽都是通过识别肿瘤血管内皮细胞受体而实现其靶向作用的，这些靶受体在新生血管中的表达呈上调趋势[7]。其他非选择性THPs还包括F3和Lyp-1，其中F3靶向白血病和乳腺癌血管，Lyp-1则能结合乳腺癌转移瘤淋巴管上的受体或标志物[8-9]。

1.2 选择性THPs通过噬菌体展示筛选技术，先后发现了一些能识别特定肿瘤类型的THPs。例如：识别胃癌BCG823细胞的AADNAKTKSFPV肽序列[10]；识别胰腺癌转基因小鼠模型的CRGRRST肽序列[11]；识别食管癌细胞的YSXNXW肽序列[12]等。靶向各种肿瘤类型的代表性THPs总结如表1所示。

2 THPs的筛选方法

THPs的筛选方法主要有噬菌体展示肽技术和珠-化组合技术。下面对这两种技术进行简单介绍：

2.1 噬菌体展示肽库(Phage Display Peptide Library，PDPL)噬菌体展示技术是利用基因工程方法将外源基因定点插入到噬菌体基因中，融合的外源蛋白或多肽表达在噬菌体表面，形成噬菌体蛋白(肽)库。该融合蛋白或多肽具有独立的空间构象，易于被特异性受体识别、结合。噬菌体肽库经过与靶组织或靶细胞孵育、洗脱、收集，得到靶向噬菌体，对靶向噬菌体进行DNA的提取及序列测定，进而得到靶向性THPs。噬菌体展示技术包括体内筛选、体外筛选和附加体内筛选三种方式[13]。

2.2 珠-化组合库(One Bead One Compound，OBOC)珠-化组合库于1991年由Lam等[14]首次提出。该方法是将肽显示在数以万计的珠子表面，每个珠子只结合一种肽，运用拆分和组合方法形成组合库[15]。运用数以万计的肽库可以筛选出靶向同一目标的联合肽。该技术筛选的肽性质多样，可以包含D-氨基酸、非天然氨基酸、有机基团、翻转、环形或分支结构甚至非肽基团。含有非天然氨基酸和非肽基团的肽更能耐受蛋白水解酶。通过珠化组合库的方法已经分离出多种肿瘤细胞系的肽配体[16-17]。

表1 靶向各肿瘤类型的代表性肿瘤归巢肽

3 THPs的应用

由于能特异性结合肿瘤细胞和肿瘤新生血管系统，THPs已经作为显像剂和抗癌药物的选择性靶向递送载体，广泛应用于癌症的诊断和治疗研究中。

3.1 肿瘤的诊断THPs作为显像剂的靶向递送载体在肿瘤的诊断中可发挥重要功能，因此，THPs发现不久便迅速被开展应用于肿瘤的早期诊断研究。将THPs与放射性核素通过螯合剂形成复合物，这种复合物能够通过THPs靶向肿瘤组织或血管，进而通过放射性核素经电子发射断层扫描成像术显示肿瘤的位置、大小和形态等。Liang等[18]最近开发了一种涂布铁铂的半胱氨酸纳米颗粒作为MRI/CT成像对比剂对恶性神经胶质瘤进行诊断。结果显示该复合物具有优良的生物相容性和良好的MRI/CT成像能力，显示了其在脑恶性神经胶质瘤诊断中的良好潜能。另外一些THPs，如RGD/NGR等被分别螯合放射性核素68Ga[19]、64Cu[20]，并已成功应用于临床诊断中[21]。

3.2 肿瘤的治疗THPs能靶向递送多种抗癌剂进入肿瘤组织，包括细胞毒性药物、抗癌蛋白、促凋亡肽及纳米颗粒等进而实现肿瘤的靶向治疗。

3.2.1 细胞毒性药物1998年，Arap等[22]首次运用THPs递送抗癌剂进行荷瘤小鼠的靶向治疗，发现细胞毒性药物阿霉素作为抗癌剂与RGD或NGR进行组装，显示了抑制肿瘤生长的效果比单用阿霉素明显提高。随后，有研究人员用脂质体将阿霉素先进行封装，再耦联上THPs，显示更佳的抗肿瘤效果[23]。迄今，已有整合素结靶向THPs修饰的脂质体携带阿霉素(ATN-161，Ac-PHSCNK-NH2)进入抗癌治疗的二期临床试验[24]。

3.2.2 药用蛋白质抗癌药用蛋白质如TNF-α，通常具有全身毒性而在应用中受到极大限制，运用靶向递送策略能降低这种毒性。有研究将hPK5(纤溶酶原的一个蛋白水解片段，也是内源性血管生长抑制因子)与CNGRC融合形成重组肽，作用于人类肺癌和结肠癌的移植瘤小鼠，显示与野生型hPK5相比，重组肽抗血管新生作用更强，能更好抑制肿瘤生长[25]。

3.2.3 促凋亡肽促凋亡肽如KLA能引起哺乳动物细胞线粒体肿胀进而导致线粒体依赖性细胞凋亡。THPs修饰的KLA已经作为一种促凋亡肽用以选择性杀伤肿瘤血管和肿瘤细胞。在荷瘤小鼠研究中，THPs与KLA形成的共轭物已经成功地将促凋亡肽送入肿瘤组织，并诱导了肿瘤血管内皮细胞的凋亡、抑制了肿瘤的生长[26]。

3.2.4 THPs修饰的纳米颗粒在肿瘤诊断和治疗中的应用纳米颗粒广泛用于药物的递送研究中，它增强药物附着和吸收[27]。THPs修饰的纳米颗粒，既可实现纳米颗粒的靶向性，也可增强THPs的细胞穿透能力，实现互补相乘效果。研究证实能够将THPs与纳米颗粒进行组装，用于靶向肿瘤的诊断与治疗应用[28]。

随着纳米颗粒的应用，肿瘤的诊断治疗学也有了发展与突破[29]。近年来流行将诊断试剂和治疗药物同时与THPs连接组装，靶向肿瘤组织以实现更加特异性的诊断和个体化治疗。Wu等[30]开发了一种聚乙烯乙二醇-聚乳酸与THPs修饰的壳聚糖纳米颗粒，包裹荧光成像剂和抗癌药物紫杉醇，用于胶质母细胞瘤荷瘤小鼠体内，实现了良好的肿瘤靶向杀伤作用。类似的研究也显示了有效的抗多形性恶性胶质瘤作用[31]。

近些年，研究人员将THPs(如环形RGD)与放射性核素和阿霉素等结合制备了多种具诊断和靶向治疗功效的纳米颗粒，如SPIO纳米颗粒[32]、黄金纳米颗粒[33]及单分子胶束[34]，同时实现肿瘤靶向归巢、显像诊断和抗癌治疗。尽管纳米颗粒介导的诊断治疗法在抗肿瘤应用中仍然处于初级阶段，但它们在临床前期研究中的成功，为个体用药和靶向治疗提供了良好基础，在抗肿瘤治疗应用中具有良好前景。

4 展望

本文介绍了THPs的类型、鉴定方法及其在靶向抗肿瘤研究中的应用。THPs-纳米系统的开发促进了肿瘤诊断治疗学的发展，为抗肿瘤治疗提供了一种新的、有效的手段。迄今，已经有部分研究运用THPs对肿瘤进行诊断和治疗已经进入了临床试验[35-36]。然而，THPs仍然存在不足，如其稳定性和半衰期等是主要被关注的问题[37]。多肽在体内容易被多种酶降解，但这种缺陷可以通过多种方法克服，如包括插入D-氨基酸或非天然氨基酸、环化肽以及碳、氮端修饰等。此外，其穿透细胞膜的能力仍然有限，寻找同时具有靶向识别和细胞膜穿透能力的THPs可能成为研究热点。

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Tumor homing peptides and their applications in tumor targeting therapy.

WU Jiao1,2,YANG Tang-bin2,LIU Chang-bai1,2.1.Hubei Province Key Laboratory of Tumor Microenvironment and Immunotherapy,China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA;2.Medical School of China Three Gorges University,Yichang 443002,Hubei,CHINA

Tumor homing peptides(THPs)are a kind of peptide which specifically bind to the tumor cells and tumor vessels.THPs have ability to recognize and bind to primary tumor as well as metastatic tumors through the specific receptors or bio-markers on the surface of the tumor cells or tumor vessels.In consequence,THPs can be used as delivery tools for anti-tumor drugs targeted to tumor tissues and cells directly,which will be able to reduce or eliminate the drug resistance and side effects.This review will summarize the development and applications of THPs in the tumor diagnosis and the anti-tumor therapies.

Tumor homing peptides;Delivery vector;Anti-tumor;Targeted therapy

R730.5

A

1003—6350（2016）01—0082—03

10.3969/j.issn.1003-6350.2016.01.029

2015-06-24)

国家自然科学基金(编号：81201766)；湖北省自然科学基金(编号：2010CDB10705)；湖北省高等学校优秀中青年创新团队计划项目(编号：T201203)

柳长柏。E-mail：cbliu@ctgu.edu.cn