截止目前，全球已經(jīng)有16款A(yù)DC藥物獲監(jiān)管部門(mén)批準(zhǔn)上市。ADC模塊中的抗體通過(guò)受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，將細(xì)胞毒性小分子藥物作為貨物，特異性遞送到靶細(xì)胞，有效治療腫瘤。除了小分子貨物外，蛋白質(zhì)/多肽等生物大分子作為細(xì)胞內(nèi)外生物過(guò)程的調(diào)控者擁有巨大的潛力。然而，如果簡(jiǎn)單地將ADC中的小分子替換成大分子，由于通過(guò)內(nèi)吞途徑進(jìn)入細(xì)胞的蛋白質(zhì)/多肽大多被溶酶體降解或進(jìn)入到循環(huán)內(nèi)體，無(wú)法逃逸到細(xì)胞質(zhì)中發(fā)揮其功能。
前人的研究已經(jīng)發(fā)現(xiàn)HA2和GALA等內(nèi)體逃逸肽誘導(dǎo)的內(nèi)體逃逸增強(qiáng)可促進(jìn)蛋白質(zhì)貨物的胞質(zhì)遞送。然而，這些內(nèi)體逃逸肽存在遞送效率低、細(xì)胞毒性大、免疫原性強(qiáng)等問(wèn)題，阻礙了其進(jìn)一步的臨床應(yīng)用。
近日，清華大學(xué)杜娟娟課題組報(bào)道了一種基于“組氨酸開(kāi)關(guān)”的策略設(shè)計(jì)和構(gòu)建工程化多肽，以實(shí)現(xiàn)對(duì)蛋白質(zhì)/多肽從內(nèi)體到細(xì)胞質(zhì)安全、有效地遞送。
將陽(yáng)離子細(xì)胞穿透肽中的賴(lài)氨酸殘基和精氨酸殘基突變?yōu)榻M氨酸殘基，作者團(tuán)隊(duì)獲得了具有pH響應(yīng)性的膜活性肽。在生理?xiàng)l件下，這些被改造的工程肽呈現(xiàn)近電中性，減少了與細(xì)胞膜的非特異性相互作用；但在細(xì)胞攝取進(jìn)入pH酸性環(huán)境下的內(nèi)體后，其組氨酸殘基被質(zhì)子化，顯示出強(qiáng)正電荷，促進(jìn)貨物分子從內(nèi)體逃逸到胞質(zhì)中。
作者團(tuán)隊(duì)通過(guò)pH敏感膜活性肽的篩選獲得了具有較高膜活性的pH響應(yīng)型多肽hsLMWP，并基于其構(gòu)建了抗體靶向的模塊化遞送系統(tǒng)。隨后，作者團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了內(nèi)體逃逸效率的定量研究，結(jié)果顯示hsLMWP介導(dǎo)的內(nèi)體逃逸效率達(dá)到了近2%，優(yōu)于HA2和GALA。
利用該模塊化遞送系統(tǒng)，作者團(tuán)隊(duì)先后成功遞送了重組酶Cre和促凋亡蛋白BID，實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞特異性的基因重組或細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)。進(jìn)一步地，作者團(tuán)隊(duì)通過(guò)小鼠皮下移植瘤模型，證實(shí)了TR-hsLMWP-BID模塊化蛋白在動(dòng)物體內(nèi)具有優(yōu)異的抗腫瘤性能，并且其對(duì)于除腫瘤組織之外的其他主要器官?zèng)]有明顯的毒副作用。
值得注意的是，該論文所報(bào)道的遞送系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)的策略，有望靈活應(yīng)用于多種抗體/貨物組合。因此，這種策略可以擴(kuò)展到基因編輯、癌癥治療、免疫治療和細(xì)胞命運(yùn)調(diào)控等臨床應(yīng)用和生物學(xué)研究中。
論文信息
Engineered Histidine-Rich Peptides Enhance Endosomal Escape for Antibody-Targeted Intracellular Delivery of Functional Proteins
Yan Zhao, Haolin Jiang, Jiazhen Yu, Luyao Wang, Prof. Juanjuan Du
Angewandte Chemie International Edition
DOI: 10.1002/anie.202304692
