多肽类抗肿瘤药物研究进展

多肽类抗肿瘤药物研究进展

【摘要】目前，恶性肿瘤已严重威胁人类的健康，传统的手术、化疗、放疗等治疗手段不仅选择性低，毒副作用大，且易产生耐药性。而多肽具有良好的靶向性，且分子量小、来源广泛，具有低毒性、易于穿透肿瘤细胞且不产生耐药性的优点。抗肿瘤活性肽可特异性结合并作用于肿瘤组织，与肿瘤生长转移相关的信号转导分子相互作用，从而抑制肿瘤生长或促进肿瘤细胞发生凋亡。本文将从抗肿瘤多肽药物的来源、作用机制及发展现状进行概述。

【关键词】多肽来源抗肿瘤作用机制

恶性肿瘤是一类严重威胁人类健康和生命的疾病，仅次于心血管疾病，每年死于癌症的患者约占总死亡人数的1/4，且中国占相当庞大的病例数。药物治疗是当今治疗肿瘤的主要手段之一，但目前的抗肿瘤药物不良反应较大。对此，寻找新型高效低毒的抗肿瘤药物一直是国内外医药研发的热点。随着免疫和分子生物学的发展，以及生物技术与多肽合成技术的成熟，人们发现多肽类药物不仅毒性低、活性高、易于吸收，还可以通过提高机体免疫功能抑制肿瘤的生长和转移，增强抗肿瘤作用，而且其广泛存在于动物、植物、微生物体内，因此，越来越多的多肽药物被开发并应用于临床。

一、抗肿瘤多肽的来源

1、天然来源的抗肿瘤活性肽

天然活性多肽是存在于动物、植物和微生物等生物体内的一类生物活性肽，可经过特殊提取分离工艺直接得到。近年来，对某些多肽经修饰加工后发现其具有显著的抗肿瘤作用，它们可针对肿瘤细胞发生、发展的不同环节，特异性杀伤、抑制肿瘤细胞，显示出极好的应用前景。

1.1微生物源抗肿瘤多肽

微生物源抗肿瘤多肽主要是指广泛存在于生物体内的一种小分子多肤，它们是非核糖体合成的抗菌肽，如多黏菌素(polymyxin)、杆菌肽(bacitracin)、短杆菌肽(gramicidin)等，主要是由细菌产生，并经结构修饰而获得，这类微生物产生的抗菌多肽的研究近年来取得了较大的进展。

细菌抗菌肽又称细菌素，是最常见的一类抗菌肽，革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均可分泌。细菌中已发现杆菌肽、短杆菌肽S、多黏菌素E和乳链菌肽(Nisin) 4种类型抗菌肽，能特异性杀死竞争菌，而对宿主自身无害。例如[1]，枯草芽孢杆菌可以产生多种抗微生物物质，如表面活性素(surfactin)，该物质具有抗病毒、抗肿瘤、抗支原体、抗真菌活性和一定程度的抗细菌活性。除此之外，人们还发现某些抗菌肽对部分病毒、真菌和癌细胞等有杀灭作用，甚至能提高免疫力、加速伤口愈合。

1.2动物源抗肿瘤多肽

动物源多肽主要是指从哺乳动物、两栖动物、昆虫中分离提取出来的抗肿瘤多肽。如，有些哺乳动物来源的抗肿瘤多肽对淋巴瘤细胞有较强的抗肿瘤活性且免疫原性低；此外，还有Berge [2]等通过体内实验验证来源于牛科动物乳铁蛋白Lfcin B的9肽LTX-302 ( WKKWDipKKWK )的抗肿瘤效果，结果表明其对淋巴瘤细胞A20具有抗肿瘤活性，IC50为16 μmol·L￣1。

多数研究表明，从天蚕中分离出的天蚕素Cecropins具有较强的抗肿瘤活性。Cecropin A 和Cecropin B对膀胱癌细胞有选择性细胞毒作用，以剂量依赖的方式抑制膀胱癌细胞增殖，对所有膀胱癌细胞系的IC50为73.29~220.05 μmol·L￣1，它们的作用机制可能是破坏靶细胞膜导致不可逆的细胞溶解和细胞破坏[3]。

1.3植物源抗肿瘤多肽

从天然植物或生物中寻找具有抗肿瘤活性的药物组分是目前乃至以后抗肿瘤药物研究的主要途径。人们已从多种植物中分离出了有抗肿瘤活性的物质。如，夹竹桃科植物（长春花）、珙桐科旱莲属植物（喜树）、卫茅科美登木属植物（美登木）、红豆科植物（紫杉）、百合科秋水仙属植物（秋水仙）等[4]。

其中，从紫罗兰中分离出较多环肽，这些环肽对细胞有较强的细胞毒性。He[5]等从紫罗兰Violaphilippica中分离出八个环肽Viphi A-H。Viphi A、Viphi D-G对黑色素瘤MM96L、宫颈癌HeLa、胃癌BGC-823等有细胞毒性。此外，Mandal[6]等从苏铁属凤尾松中分离出一种具有抗癌活性的9肽Cr-ACP1（AWKLFDDGV）。该肽对人类表皮癌细胞Hep2和结肠癌细胞HCT15具有高效的细胞毒性作用，作用于Hep2的IC50是1.5 mmol·L￣1。它通过直接结合DNA导致核小体结构的进一步破坏，诱导细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖。

1.4从海洋微生物中提取的多肽

20世纪50年代初，人们开始了从海洋微生物次级产物中筛选抗肿瘤活性物质，随着分子生物学的发展，大规模快速筛选，组合化学，基因工程的应用加快了药物开发的进程，越来越多的微生物提取物及次级代谢产物被发现具有抗肿瘤活性且机制多样。有关具有抗肿瘤活性的海洋微生物代谢产物的研究表明，生物碱类、大环内酯类、萜类、醚类、肽类、酰胺类以及醌类化合物具有较好的抗肿瘤活性，也因此成为抗癌新药研发的重点。

以来源自于海洋放线菌、海洋真菌、海洋细菌的抗肿瘤活性物质为例，海洋生物活性物质的抗肿瘤作用机制呈多样性，包括：干扰肿瘤细胞有丝分裂和微管聚合，直接杀伤肿瘤细胞；抑制蛋白质合成；调节蛋白激酶C的合成；抑制肿瘤新生血管形成增强机体自身防御体系；诱导白细胞介素-2、肿瘤坏死因子、干扰素分泌等。[7]

2、肽库来源的抗肿瘤肽

2.1化学合成肽库

化学合成肽库是直接以氨基酸为原料，用化学合成的方法寻找有抗肿瘤活性的多肽，还可以对这些肽进行化学修饰，以提高多肽的活性和稳定性，在抗肿瘤方面具有很大的应用价值。近年来，人工化学合成的抗肿瘤小肽有胸腺五肽、奥曲肽、RGD、酪丝亮肽、酪丝缬肽、YIGSR和ND100等，而且很多化学合成的抗癌肽的衍生物也具有抗肿瘤作用。

抗肿瘤尿蛋白(antineoplastic urinary protein，ANUP)是人尿中1种M r为32 000的蛋白质，具有抗肿瘤和抗血管生成的作用。Kathleen[8]等人工合成了与ANUP的N端同源的2个多肽，A序列为：ELKCYTCKEPMTSASCRTTT，B序列为：pyroELKCYTCKEPMTSASCRTTT，裸鼠实验表明，它们对人宫颈癌细胞Hela的抑制率达到70％，鸡胚胎尿绒毛膜试验(chick chorioallantoic membrane assay，CAM)结果表明，这2个多肽都具有抑制血管生成的作用。此外，合成肽Arg-Gly-Asp(RGD)和Tyr-Ile-Gly-Ser-Arg (YIGSR)也已被证实可竞争性地占据肿瘤细胞膜相关受体，明显降低肿瘤细胞的侵袭能力。

2.2噬菌体展示肽库

噬菌体展示肽库是用噬菌体展示技术筛选具有抗肿瘤活性的多肽或筛选与肿瘤转移有关的粘附分子，为肿瘤的靶向治疗提供一个快捷有效的方法。目前噬菌体展示技术经常用于蛋白质抗原表位及其类似物的鉴定和筛选，此外，噬菌体展示技术还可以得到各种类型分子的肽类模拟物，在筛选抗肿瘤小肽方面也有很广泛的用途。

Passarella[9] 等从噬菌体展示肽库中筛选到一个7肽，序列为EGEVGLG。该肽与舒尼替尼（一种新型多靶向性的治疗肿瘤的口服药物）联合作用时，能使舒尼替尼更加快速、特异性的与肿瘤细胞结合，说明该肽可能会对癌症的系统治疗提供更快速、创伤更小的响应评估。噬菌体展示技术还可用于发现与肿瘤血管结合的特定分子以提高细胞毒性药物的定位能力，在抗血管生成中起着重要的作用。此外，研究人员通过噬菌体展示技术发现了9肽GX1，

其序列为CGNSNPKSC。体外实验表明，GX1能特异性结合人胃癌血管内皮细胞。免疫荧光显，GX1在体内可以与异种移植血管结合，结果证实了GX1对胃癌肿瘤相关的血管生成具有靶向特异性[10]。

二、抗肿瘤多肽的作用机制及研究现况

恶性肿瘤是多因素共同作用的结果，最终发生基因、分子水平的变化，具有无限生长、局部浸润、远处转移等特点。肿瘤的发生机制是复杂多样的，多肽即是从其分子水平特异地作用于肿瘤不同部位抑制肿瘤的发生和发展。

1、作用于机体免疫系统抑制肿瘤的发展

抗原结合肽通过作用于机体的免疫系统发挥作用，激活体液免疫、细胞免疫，提高免疫细胞的活性和数量，激活自然杀伤细胞，从而增强自身抗肿瘤的能力。运用软件模拟人类白细胞抗原-DRBl的抗原结合肽，化学合成了肾母细胞瘤-1(Wilms tumor protein-1，WT-1)多肽，可被Ⅱ型限制性T细胞识别，激活人类主要组织相容性复合体Ⅱ型限制性T细胞，杀伤白血病细胞，并可启动T细胞介导的淋巴细胞毒性效应，显示良好提高自身免疫、杀伤肿瘤细胞的能力[11]。

2、作为化疗药物的靶向剂降低化疗药物不良反应

传统的抗肿瘤药物由于缺乏对癌细胞的选择性，往往在化疗同时产生不良反应。如果化疗药物能够聚积到肿瘤组织，其不良反应将大大降低。由于肿瘤血管及其周围组织与正常组织血管的异质性，肿瘤血管会表达一些特殊的标记物，如细胞黏连素、整合素等[12]。针对这些标记物通过体内噬菌体展示技术筛选出的多肽RGD、多肽整合素等早已被证实有靶向于肿瘤血管的作用。

3、直接杀伤肿瘤细胞

多肽通过多种机制作用于肿瘤细胞：①激活细胞经典的凋亡途径；②接作用于肿瘤细胞膜,引起细胞膜电位的变化，增加其渗透性，诱导细胞死亡；③具有跨膜穿透序列，进入肿瘤细胞发挥其细胞毒性，杀伤肿瘤细胞。

某些癌基因和抑癌基因表达异常引起细胞增殖与凋亡异常，导致肿瘤发生。诱导细胞凋亡是许多抗肿瘤药物机制之一。刘岭等[13]研究蜂毒素抑瘤作用的量效关系时，发现在高浓度时，蜂毒素多形成四聚体状态，比单体更有效地与细胞膜结合，形成离子通道，改变膜的通透性，造成细胞膜破裂，从而显示出显著的体外杀伤肿瘤作用。

4、抑制肿瘤新生血管生成

无论原发性肿瘤或继发性肿瘤在生长扩散的过程中都依赖血管生成，肿瘤生长超过l~2 mm3时，就必须有新血管生成来提供足够的血液供应，新生血管的形成是一个非常复杂的生物学过程，与恶性肿瘤侵袭、转移及术后的复发密切相关[14]。血管生成是肿瘤浸润生长和转移的必要条件，抑制肿瘤血管形成，切断其生长和转移的命脉，将成为治疗肿瘤的重要途径。

新血管的生成是多种生长因子和细胞外基质共同参与的[15]，如血管内皮生长因子、血管内皮生长因子受体、血小板衍化生长因子、纤维连接蛋白和整合素α5β1。血管生成的重要机制是[16]：1)FN通过其特异的受体α5β1介导信号传导途径来调节内皮细胞生长、分化及迁移等功能；2)血管新生因子VEGF、PDGF的正常表达及它们与其受体的结合，防止新生血管的形成是为了减少肿瘤大小和转移。HM-3[17]是由18个氨基酸组成的多肽，在体内和体外的药效学研究指出，其可以抑制血管内皮细胞的迁移和血管生成，体内抗肿瘤疗效明显。

5、抗肿瘤的免疫调节作用

细胞在癌变的过程中出现具有免疫原性的一些大分子物质，即肿瘤特异性抗原，由于这些抗原长期刺激机体免疫系统，从而出现免疫耐受，使肿瘤细胞逃脱了免疫监视。防御素是

内源性防御肽，有助于调节机体的固有免疫和适应性免疫。人类防御素可以增强免疫系统对肿瘤抗原的识别，促进体内促炎性反应细胞因子的分泌和活化，引发机体的免疫应答，增强机体对肿瘤细胞的免疫监视作用。

由于免疫系统知识的快速发展，目前用免疫途径消除肿瘤细胞成为抗肿瘤探索的主要途径。在研究人端粒酶反转录酶(human telomerase reverse transcriptase，hTERT)的多重抗原肽在体内引发强烈的抗肿瘤免疫应答中发现，其是对癌症的新型免疫疗法。多重抗原肽在细胞毒性T淋巴细胞(cytotoxie Tlymphocyte，CTL)的表位hTERT和辅助性T细胞表位hTERT结合后，可以改善hTERT多重抗原肽的免疫原性，增强hTERT多重抗原肽的抗肿瘤免疫应答。

6、抑制肿瘤的转移

肿瘤转移一直是肿瘤治疗的障碍，是导致肿瘤患者死亡的主要原因，某些多肽可以通过抑制肿瘤细胞的转移来抑制肿瘤的发展。多肽TMTPl是一种新的抑制肿瘤转移的多肽，是利用细菌肽展示系统筛选的肿瘤归巢肽，是含5个氨基酸的多肽，直接命名为TMTPl。TMTP1多肽能够和多种转移癌细胞结合，包括前列腺癌、乳腺癌、肺癌和胃癌细胞。

7、氧化与辐射损伤

过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶是构成生物体内抗氧化酶，它们减少或防止活性氧的产生，使细胞分裂发生抑制，导致肿瘤生长的抑制。

8、肿瘤疫苗

最近几年在多肽疫苗领域的研究为抗肿瘤免疫提供了新的见解和策略，使肿瘤疫苗不仅在制备技术方面更成熟，而且在临床上也取得了成功。肿瘤发展的早期阶段或经过临床治疗肿瘤缩小后是肿瘤疫苗接种的最佳时期，接种后在肿瘤细胞周围产生一种炎症氛围，有激活的(CD4+、CD8+)T细胞、树突状细胞、共激活的自然杀伤细胞、自然杀伤T细胞等，通过各种机制(如肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体和穿孔素)诱导肿瘤死亡。肿瘤多肽疫苗的这这种免疫疗法是一种最理想的抗肿瘤治疗方法。多肽由于其分子量小，活性高，成为制备肿瘤疫苗的理想物质。

三、前景展望

肽类药物的资源数量巨大，利用提取、化学合成、噬菌体展示技术和蛋白酶降解可得到各种不同的肽，目前从不同大小的随机肽库中筛选有活性小肽的核心问题，是如何从中检测到有活性的组分，而后能分离出活性组分，并鉴定其结构。

抗肿瘤小分子多肽存在半衰期短、稳定性差、在体内易降解等特点，对天然肽进行改造，如增加D型氨基酸、修饰或研发成伪肽类药物，是未来肽类药物研究的一个方向。不同功能的多种抗肿瘤活性肽的联合应用也是今后研究热点。另外研究肽的输送方式以提高抗癌肽的利用效率，如将抗癌肽用脂质体包裹后运载到肿瘤部位，用细胞穿膜肽将抗癌肽输送到细胞内等，是今后肽类药物研究的另一个方向。

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