導(dǎo)讀

近日，中國(guó)海洋大學(xué)醫(yī)藥學(xué)院、海洋藥物教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室江濤教授聯(lián)合香港大學(xué)李學(xué)臣教授，在國(guó)際知名學(xué)術(shù)期刊Science Advances在線發(fā)表題為“Achieving cysteine-selective peptide/protein bioconjugation via tunable triazine-pyridine chemistry”（通過(guò)可調(diào)控的三嗪-吡啶化學(xué)實(shí)現(xiàn)肽/蛋白中半胱氨酸的選擇性偶聯(lián)）的研究文章。

蛋白/肽的化學(xué)標(biāo)記是理解蛋白/多肽功能、研發(fā)抗體/肽偶聯(lián)藥物、設(shè)計(jì)靶向藥物的關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題，是化學(xué)與醫(yī)學(xué)和生命科學(xué)連接的橋梁。特異性地在多肽或蛋白的特定位點(diǎn)引入化學(xué)修飾或功能基團(tuán)的技術(shù)，不僅為揭示生命過(guò)程的分子機(jī)制提供了有力工具，也為基礎(chǔ)研究向應(yīng)用的轉(zhuǎn)化搭建了橋梁。從闡明蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能的動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)，到開(kāi)發(fā)高效靶向的抗體偶聯(lián)藥物，蛋白/多肽的選擇性偶聯(lián)憑借其精確性、靈活性和高效性，持續(xù)拓展著多肽與蛋白質(zhì)的應(yīng)用邊界，展現(xiàn)出推動(dòng)未來(lái)新興生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大潛力。

圖1 多肽/蛋白中半胱氨酸的化學(xué)修飾策略

研究團(tuán)隊(duì)在2022年首次報(bào)道了能夠選擇性偶聯(lián)酪氨酸的三嗪-吡啶鎓化學(xué)（TPC）探針，成功實(shí)現(xiàn)了在全蛋白質(zhì)組水平上對(duì)酪氨酸的特異性標(biāo)記（Chem. Commun., 2022, 58, 7066）。在本研究工作中，團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種在生理?xiàng)l件下能夠?qū)Χ嚯?蛋白中半胱氨酸（Cys）實(shí)現(xiàn)選擇性偶聯(lián)的探針。機(jī)理研究表明，探針引入對(duì)位N,N-二甲基氨基吡啶基是實(shí)現(xiàn)這一高選擇性的關(guān)鍵，且C-N鍵解離能與Cys選擇性呈正相關(guān)，這為理性設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。優(yōu)化所得的最佳試劑9b成功應(yīng)用于曲妥珠單抗的Cys選擇性標(biāo)記，可在還原條件下特異性修飾鏈間二硫鍵并保持抗體活性。該方法支持構(gòu)建多位點(diǎn)、高載藥量的ADC，其產(chǎn)物在人血漿中的穩(wěn)定性顯著優(yōu)于傳統(tǒng)方法，為開(kāi)發(fā)新一代穩(wěn)定、可控的生物偶聯(lián)藥物提供了新策略。

圖2 曲妥珠單抗中鏈間半胱氨酸的選擇性偶聯(lián)

研究團(tuán)隊(duì)還將三嗪-吡啶化學(xué)的選擇性偶聯(lián)，成功應(yīng)用于肽偶聯(lián)藥物（PDC）研究。相關(guān)成果以“Conjugating 10,11-Dimethoxy-camptothecin with an Integrin αvβ3-Targeting Peptide through a Triazine Linker for Targeted Tumor Treatment in Lung and Pancreatic Carcinoma”（通過(guò)三嗪連接子將10,11-二甲氧基喜樹(shù)堿與整合素αvβ3靶向肽偶聯(lián)用于肺癌和胰腺癌的靶向治療）為題，發(fā)表在學(xué)術(shù)期刊Journal of Medicinal Chemistry。肽偶聯(lián)藥物的挑戰(zhàn)是其在體內(nèi)循環(huán)系統(tǒng)中不穩(wěn)定，導(dǎo)致偶聯(lián)的藥物（Payload）釋放引起體內(nèi)毒性。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)三嗪環(huán)連接子的引入，設(shè)計(jì)合成PDC-2肽偶聯(lián)物在血漿中展現(xiàn)出高穩(wěn)定性，并可通過(guò)整合素αvβ3介導(dǎo)的內(nèi)化途徑，表現(xiàn)出強(qiáng)的腫瘤細(xì)胞靶向性和對(duì)腫瘤細(xì)胞的強(qiáng)抑制活性。機(jī)制研究表明，PDC-2能夠同時(shí)下調(diào)Survivin蛋白的表達(dá)并抑制PI3K/AKT/mTOR信號(hào)通路。在整合素αvβ3過(guò)表達(dá)的肺癌A549和胰腺癌AsPC-1 的小鼠模型中， PDC-2顯示出更優(yōu)的腫瘤生長(zhǎng)抑制效果和腫瘤靶向特異性，以及更低的系統(tǒng)性毒性。藥代動(dòng)力學(xué)分析表明，PDC-2可實(shí)現(xiàn)母體藥物的持續(xù)釋放，將其半衰期延長(zhǎng)了3.4倍，并促進(jìn)藥物在腫瘤組織中的特異性蓄積。綜上所述，PDC-2在肺癌和胰腺癌治療中展現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景，是一種有潛力的候選藥物。

圖3 多肽偶聯(lián)藥物研究的示意圖

江濤教授課題組（第一排右五為江濤教授）

中國(guó)海洋大學(xué)為上述研究的第一完成單位，醫(yī)藥學(xué)院江濤教授、香港大學(xué)李學(xué)臣教授為Science Advances文章的共同通訊作者，中國(guó)海洋大學(xué)畢業(yè)博士生王朝明與青島海洋生物醫(yī)藥研究院尹瑞娟研究員為共同第一作者。醫(yī)藥學(xué)院江濤教授與李靜教授為Journal of Medicinal Chemistry文章的共同通訊作者，王朝明與張靜博士為共同第一作者。研究工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金和粵港澳大灣區(qū)精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究院（廣州）重點(diǎn)項(xiàng)目等資助。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aea6904

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jmedchem.5c02059

來(lái)源：中國(guó)海洋大學(xué)