文章原創(chuàng)： TSS轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)譜 文章來(lái)源：TSS轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)譜

目前，已有超過(guò)80種獲批的肽類藥物可用于治療，其中30種是非胰島素類藥物，如催產(chǎn)素、加壓素等。過(guò)去幾年科學(xué)文獻(xiàn)和專利（圖 1 A-B）的蓬勃發(fā)展進(jìn)一步支持了這一趨勢(shì)。目前正在開(kāi)發(fā)肽作為治療多種疾病的藥物，包括微生物感染、肥胖和癌癥，以及開(kāi)發(fā)細(xì)胞靶向平臺(tái)和改善細(xì)胞穿透特性。特別是，細(xì)胞穿透肽目前正在研究作為抗癌、抗菌和抗病毒治療的藥物遞送工具。

圖 1. ( A ) 每年（從 1980 年到 2023 年）有關(guān)肽作為治療劑的科學(xué)出版物數(shù)量。( B ) 關(guān)于肽作為治療劑的每年（紅色）和累計(jì)（青色）專利數(shù)量（從 1980 年到 2023 年）。( C ) 2023 年肽治療市場(chǎng)規(guī)模及預(yù)測(cè)至 2032 年。

肽在制藥行業(yè)的相關(guān)性通過(guò)其對(duì)市場(chǎng)的影響得到進(jìn)一步證明。2022年，多肽藥物占全球醫(yī)藥市場(chǎng)的5%，市場(chǎng)規(guī)模達(dá)420.5億美元，預(yù)計(jì)2023年至2032年將以10%的復(fù)合年增長(zhǎng)率（CAGR）增長(zhǎng)（圖 1C）。這一時(shí)期肽療法的使用不斷增加，是由于癌癥、病毒感染和代謝紊亂等疾病發(fā)病率的預(yù)期上升所推動(dòng)的。與小分子藥物相比，肽藥物具有多種優(yōu)勢(shì)。這些包括提高的靶標(biāo)特異性和效力。由于減少了與非預(yù)期目標(biāo)的相互作用，這種特異性通常會(huì)減少副作用。肽側(cè)鏈的多樣性提供了廣泛的潛在靶標(biāo)。此外，肽通常表現(xiàn)出比小分子更可預(yù)測(cè)的代謝。它們的代謝物通常是無(wú)毒的，并且代謝相互作用（例如 P450 (CYP) 抑制）較少見(jiàn)。然而，肽代謝的一個(gè)局限性是天然存在的肽容易被酶降解并迅速排出體外，這給口服給藥帶來(lái)了挑戰(zhàn)。為了解決這個(gè)問(wèn)題，肽藥物主要通過(guò)腸胃外途徑施用。盡管如此，最近的創(chuàng)新正在探索或利用替代給藥方法，包括鼻腔、肺部和透皮途徑。為了進(jìn)一步提高肽的有效性和活性，并擴(kuò)大其治療應(yīng)用，人們進(jìn)行了結(jié)構(gòu)修飾，開(kāi)發(fā)了兩類新的重要藥物：天然肽類似物和肽模擬物。通過(guò)修飾側(cè)鏈和/或主鏈結(jié)構(gòu)，或?qū)⒕�性肽鏈轉(zhuǎn)化為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，不僅可以保持和提高肽藥物的高特異性和功效，而且可以抵抗蛋白水解，最終克服生物利用度問(wèn)題。因此，肽類似物和肽模擬物在過(guò)去幾年中蓬勃發(fā)展，并因其作為明確的治療類別的重要性而脫穎而出。

正如引言中所強(qiáng)調(diào)的，肽已成為一類具有多種應(yīng)用的重要藥物，涵蓋抗菌、抗腫瘤、抗糖尿病和許多其他特性。因此，在這篇綜述中，我們重點(diǎn)提供一些著名的多肽藥物實(shí)例，并按其治療應(yīng)用進(jìn)行分類。

含有非蛋白質(zhì)多肽鏈的抗生素的發(fā)現(xiàn)和使用在對(duì)抗細(xì)菌感染方面取得了重大進(jìn)展。這些多肽抗生素包括放線菌素、桿菌肽、粘菌素 A、粘菌素 B、多粘菌素 B1 和多粘菌素 B2（圖 2 ），已顯示出對(duì)抗革蘭氏陰性和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌的有效性。

圖 2. 桿菌肽(bacitracin)、放線菌素(dactinomycin)、粘菌素(colistin) A 和 B 以及多粘菌素(polymyxin) B1 和 B2 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

抗菌肽antimicrobial peptides，AMPs它們的作用機(jī)制主要涉及破壞細(xì)菌細(xì)胞膜，導(dǎo)致細(xì)胞死亡。盡管大多數(shù)多肽抗生素可以被認(rèn)為是抗擊感染的里程碑，但它們并非沒(méi)有局限性。它們中的許多表現(xiàn)出細(xì)胞毒性，這限制了它們的全身給藥，導(dǎo)致局部應(yīng)用或重新用于其他治療用途，例如癌癥治療（例如放線菌素）。萬(wàn)古霉素(Vancomycin)、替考拉寧(teicoplanin)、短桿菌肽 D(gramicidin D)、達(dá)托霉素(daptomycin)、奧利萬(wàn)星(oritavancin)、達(dá)巴萬(wàn)星(dalbavancin)和特拉萬(wàn)星(telavancin)（僅舉幾例）已成功批準(zhǔn)用于人類治療用途（圖 3）。

圖 3. 代表性上市抗菌肽的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

除短桿菌肽 D 外，這些肽的一個(gè)顯著特征是其環(huán)狀結(jié)構(gòu)。這種環(huán)狀性質(zhì)對(duì)于其功效和安全性至關(guān)重要。線性抗菌肽雖然很有效，但通常也有明顯的缺點(diǎn)。當(dāng)全身給藥時(shí)，它們往往表現(xiàn)出高毒性，使得它們不適合許多治療應(yīng)用。此外，它們的線性結(jié)構(gòu)通常使它們不太穩(wěn)定，使它們?nèi)菀捉到獠⒖s短它們?cè)隗w內(nèi)的有效壽命。相比之下，環(huán)肽通常表現(xiàn)出更高的穩(wěn)定性和更低的毒性，使它們成為藥物開(kāi)發(fā)和治療用途更有利的候選者。

抗病毒藥物如今，病毒感染仍然是疾病死亡的主要原因之一。抗病毒藥物與疫苗一起在對(duì)抗此類疾病中發(fā)揮著重要作用。許多來(lái)自天然來(lái)源的肽，包括昆蟲(chóng)和爬行動(dòng)物毒液，能夠影響病毒生命周期的不同階段。此外，源自關(guān)鍵病毒蛋白的短肽經(jīng)過(guò)適當(dāng)修飾（例如，通過(guò)插入脂質(zhì)和細(xì)胞穿透序列），已導(dǎo)致高效抗病毒抑制劑的發(fā)現(xiàn)。天然抗病毒肽衍生物通常具有優(yōu)異的抗變性、降解以及極端溫度和 pH 條件的能力。然而，不應(yīng)忘記，病毒很難靶向治療，因?yàn)樗鼈兊奶颖芨腥静呗钥赡軙?huì)妨礙標(biāo)準(zhǔn)治療。經(jīng)過(guò)廣泛的研究努力，過(guò)去 20 年已經(jīng)開(kāi)發(fā)出抗病毒療法以及預(yù)防人類免疫缺陷病毒 (HIV) 感染和獲得性免疫缺陷綜合癥 (AIDS) 的方法。一些為治療艾滋病毒感染而開(kāi)發(fā)的藥物已被證明可以抑制其他病毒，并且抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法開(kāi)發(fā)中采用的創(chuàng)新方法已被應(yīng)用于開(kāi)發(fā)多種治療策略。恩夫韋肽（Enfuvirtide）是首創(chuàng)的抗HIV活性肽（圖4 ），于2003年在美國(guó)獲得批準(zhǔn)。具體來(lái)說(shuō)，它是一種由36個(gè)氨基酸組成的仿生肽，通過(guò)阻止病毒與細(xì)胞之間的融合來(lái)發(fā)揮作用，避免病毒被細(xì)胞攝取和隨后的感染。

圖 4. 恩夫韋肽（enfuvirtide）和氟韋肽（flufirvitide）的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

流感感染是通過(guò)一種稱為血凝素 (HA，hemagglutinin) 的病毒表面糖蛋白介導(dǎo)的。病毒與宿主膜融合后，病毒因子被引導(dǎo)至核內(nèi)體，其中低pH值導(dǎo)致HA構(gòu)象發(fā)生變化并暴露其融合起始區(qū)（FIR）；這個(gè)過(guò)程導(dǎo)致與內(nèi)體的融合以及隨之而來(lái)的感染。Flufirvitide（圖4）是從HA糖蛋白的FIR中獲得的16個(gè)氨基酸的肽序列。這種肽被證明可以有效抑制流感病毒感染，但其機(jī)制仍然只是假設(shè)。

在腫瘤學(xué)中，肽引起了極大的關(guān)注。它們可以作為抗腫瘤藥物，直接誘導(dǎo)癌細(xì)胞死亡，也可以與化療藥物結(jié)合以選擇性地靶向腫瘤細(xì)胞。自從發(fā)現(xiàn)第一個(gè)具有細(xì)胞毒活性的肽以來(lái)，許多抗癌肽（ACP）實(shí)際上是從活生物體中分離出來(lái)的或其修飾物�？ǚ亲裘祝╟arfilzomib，圖 5 ）代表了一個(gè)寶貴的成功范例：這種第二代蛋白酶體抑制劑于 2012 年獲得 FDA 批準(zhǔn)，用于治療復(fù)發(fā)和/或難治性多發(fā)性骨髓瘤患者�？ǚ亲裘资且环N四肽環(huán)氧酮，其結(jié)構(gòu)源自環(huán)氧霉素的修飾，環(huán)氧霉素是從放線菌菌株中分離出來(lái)的具有抗炎和蛋白酶體抑制活性的天然產(chǎn)物。與第一代蛋白酶體抑制劑硼替佐米（bortezomib）相比，卡非佐米在功效和安全性方面向前邁出了重要一步。這是由于它對(duì)蛋白酶體具有更高的選擇性，而這又是環(huán)氧霉素及其類似物的結(jié)構(gòu)特征的結(jié)果。肽鏈選擇性地與蛋白酶體的結(jié)合位點(diǎn)緊密地相互作用，而環(huán)氧酮?jiǎng)t與催化蘇氨酸殘基共價(jià)結(jié)合，從而不可逆地阻斷β5亞基的活性。

圖 5.卡非佐米和母體藥物硼替佐米的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

陽(yáng)離子 ACP 利用靜電力直接與癌細(xì)胞的外膜相互作用，癌細(xì)胞的外膜比健康細(xì)胞的表面帶更多的負(fù)電荷。因此，此類肽主要由堿性氨基酸和疏水性氨基酸組成，其在生理pH下具有總體正電荷和兩親特性。在與生物膜相互作用時(shí)，這些肽可以采用不同的結(jié)構(gòu)（即α-螺旋、β-折疊或延伸），所有這些結(jié)構(gòu)都具有陽(yáng)離子面和疏水面。此類分子的兩親性使其能夠粘附到細(xì)胞膜上并隨后易位到細(xì)胞內(nèi)部（事實(shí)上，它們有時(shí)被稱為“細(xì)胞穿透肽”）。它們的作用機(jī)制可以是直接的，也可以是間接的：在第一種情況下，細(xì)胞死亡是由不可修復(fù)的膜損傷和細(xì)胞裂解引起的，而在第二種情況下，癌細(xì)胞是通過(guò)干預(yù)細(xì)胞死亡途徑、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑和/或細(xì)胞周期。例如，magainin II（圖6 ）、lactoferricin B（圖6 ）以及pleurocidin家族肽NRC-3和NRC-7通過(guò)直接機(jī)制發(fā)揮作用；pardaxin（圖7 ）和buforin IIb（圖8 ）則通過(guò)不同的機(jī)制誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

圖 6. Magainin II 和乳鐵素 B 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

圖 7. pardaxin 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

圖 8. buforin II 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

大多數(shù)陽(yáng)離子 ACP 還具有抗菌特性。事實(shí)上，在開(kāi)始研究天然陽(yáng)離子肽的抗癌潛力之前，首先從不同的生物體中分離出天然陽(yáng)離子肽并鑒定為抗菌肽。如今，廣泛的構(gòu)效關(guān)系（SAR）研究和計(jì)算技術(shù)使得新型陽(yáng)離子 ACP 的合理設(shè)計(jì)成為可能。另一類可用于癌癥治療的肽以“細(xì)胞靶向肽”（CTP）為代表，即那些特異性結(jié)合癌細(xì)胞中過(guò)度表達(dá)的細(xì)胞膜蛋白的肽，從而避免對(duì)正常健康細(xì)胞造成傷害。這些藥物靶向的膜蛋白包括表皮生長(zhǎng)因子受體 (EGFR)、整合素和 G 蛋白偶聯(lián)受體 (GPCR)。CTP 與這些靶標(biāo)的相互作用可以導(dǎo)致肽的內(nèi)化和/或受體信號(hào)傳導(dǎo)的調(diào)節(jié)。例如，Arg-Gly-Asp (RGD) 序列被整聯(lián)蛋白識(shí)別并結(jié)合，因此，它可用于細(xì)胞粘附和內(nèi)化。Cilengitide和lunasin 是含RGD 的肽的兩個(gè)著名代表。后者是一種由43個(gè)氨基酸組成的天然[SKWQHQQDSCRKQLQGVNLTPCEKHIMEKIQGRGDDDDDDDDD]，最初從大豆中分離出來(lái)，具有良好的抗癌活性；研究表明，lunasin 在體內(nèi)抑制組蛋白 H3 和 H4 乙�；�，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，并抑制 caspase-3。其他 CTP 本身的抗癌活性可能較差或不存在，但它們可以與化療藥物結(jié)合進(jìn)行靶向藥物輸送，從而提高治療選擇性、療效和安全性。例子包括GE11 （YHWYGYTPQNVI，圖 9）——一種對(duì) EGFR 具有納摩爾級(jí)親和力的肽，已與多種抗癌藥物綴合——以及 17 個(gè)氨基酸的肽 BR2（圖 9），被用來(lái)向結(jié)腸癌細(xì)胞傳遞促凋亡單鏈可變片段（scFv）。CTP 也已與金屬抗癌劑聯(lián)合使用，這是自順鉑復(fù)合物的抗增殖活性偶然發(fā)現(xiàn)以來(lái)開(kāi)發(fā)的一類重要的化療藥物。事實(shí)上，這些金屬衍生物的主要限制是它們?nèi)狈�選擇性，這會(huì)帶來(lái)許多副作用，如惡心、厭食、過(guò)敏反應(yīng)和腎毒性。

圖 9. 細(xì)胞靶向肽 GE11 和 BR2 的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

肽在癌癥治療中的另一個(gè)最新應(yīng)用是刺激免疫原性反應(yīng)。事實(shí)上，許多 ACP 都具有免疫調(diào)節(jié)特性，可用于有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。通過(guò)施用腫瘤抗原（TuAs）或相應(yīng)的異鄰肽（hPep）（即旨在刺激更強(qiáng)的 T 細(xì)胞反應(yīng)的天然肽的變體）來(lái)探索免疫 C57BL/6 小鼠的活力。疫苗接種方案完成后，將腫瘤細(xì)胞系植入動(dòng)物，并評(píng)估特異性抗疫苗免疫反應(yīng)以及腫瘤生長(zhǎng)。免疫接種非常有效，即使在接種疫苗兩個(gè)月后進(jìn)行植入，也能顯著延遲或抑制腫瘤生長(zhǎng)。總而言之，盡管肽有本身的局限性（例如快速酶降解和給藥問(wèn)題），但它在癌癥治療中具有巨大的前景。肽環(huán)化是一種成熟的結(jié)構(gòu)修飾，可用于實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。通過(guò)掩蔽 C 端和 N 端氨基酸，肽酶的蛋白水解降解會(huì)受到顯著阻礙。此外，受限結(jié)構(gòu)允許更少的構(gòu)象，從而有利于與靶標(biāo)活性位點(diǎn)的結(jié)合。在第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的整合素拮抗劑環(huán)五肽西侖吉肽[ c (RGDfNMeV)]（圖10 ）中，二肽d-苯丙氨酰-N-甲基纈氨酸的存在允許將RGD序列固定成正確的生物活性構(gòu)象以進(jìn)行結(jié)合納摩爾濃度的αvβ3和αvβ5整合素受體。

圖 10. Cilengitide的化學(xué)結(jié)構(gòu)。

不幸的是，盡管初步數(shù)據(jù)有希望，但由于 III 期臨床試驗(yàn)失敗，Cilengitide 作為膠質(zhì)母細(xì)胞瘤抗癌藥物的使用已停止。然而，鑒于其對(duì)健康細(xì)胞固有的極低毒性以及對(duì)各種腫瘤形式中過(guò)度表達(dá)的整合素的高親和力和選擇性，在過(guò)去幾年中，基于RGD的拮抗劑發(fā)現(xiàn)了作為藥物遞送系統(tǒng)的第二生命。在這種情況下，受限二肽模擬物，例如脯氨酸衍生的氮雜雙環(huán)烷氨基酸，被用于合成c RGD拮抗劑、 c RGD細(xì)胞毒性生物綴合物、基于c RGD的成像探針和c RGD功能化納米系統(tǒng)。

肥胖是一種以體內(nèi)脂肪組織大量堆積為特征的病理學(xué)，其后果對(duì)健康極其危險(xiǎn)。近年來(lái)，Asokan 的研究小組已經(jīng)證明，一種從大豆蛋白中提取的四肽 (ValHisValVal) 能夠刺激全脂飲食引起的凋亡骨骼肌的脂肪分解。此外，ValHisValVal 肽負(fù)責(zé) TNF-α 調(diào)節(jié)，其水平在肥胖人群中升高。此外，LeuProTyrProArg 是一種來(lái)自大豆甘氨酸的肽，具有食欲活性；事實(shí)上，它能夠降低血清甘油酯和膽固醇，而不會(huì)對(duì)其他身體蛋白質(zhì)產(chǎn)生任何影響。肽基序 CKGGRAKDC 已被研究為通過(guò)選擇性誘導(dǎo)脂肪組織脈管系統(tǒng)細(xì)胞凋亡來(lái)治療肥胖的潛在工具。該序列靶向抑制蛋白，這是一種多功能膜蛋白，可用作脂肪組織的血管標(biāo)記物。其衍生脂肪肽是一種肽模擬物，序列為 CKGGRAKDC-GG- D (KLAKLAK) 2 ，其在三種不同種類的猴子中表現(xiàn)出白色脂肪組織的持續(xù)減少，副作用是導(dǎo)致腎近曲小管發(fā)生可逆的功能變化。Tirzepatide（圖 11 ）是一種最先進(jìn)的在研雙重激動(dòng)劑，針對(duì)GIP 和GLP-1 受體。它通過(guò)模仿 GIP 和 GLP-1 的生理作用來(lái)發(fā)揮作用，GIP 和 GLP-1 是攝入營(yíng)養(yǎng)后從腸道釋放的必需腸促胰島素激素，對(duì)于調(diào)節(jié)血糖水平至關(guān)重要。Tirzepatide 的 GLP-1 功能可增強(qiáng)胰島素分泌，減少胰高血糖素釋放，并減慢胃排空，共同緩解餐后血糖峰值并促進(jìn)血糖穩(wěn)定。同時(shí)，雖然 GIP 成分在血糖調(diào)節(jié)中的作用很復(fù)雜，但它與 GLP-1 協(xié)同作用以放大降血糖作用。重要的是，Tirzepatide 還顯示出促進(jìn)減肥的潛力。自 2021 年 9 月以來(lái)，全面的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中，以確定Tirzepatide的安全性和有效性。由于其雙重作用機(jī)制，Tirzepatide 在血糖控制和減肥方面可能會(huì)超越其他 GLP-1 受體激動(dòng)劑。

圖 11. Tirzepatide的化學(xué)結(jié)構(gòu)。