技术分享|浅谈多肽偶联药物（PDC）

多肽与核酸药物前沿创新论坛-2023与您5月相约蓉城。 探究多肽与核酸药物最新进展与方向~ 报名进行时！

多肽偶联药物（Peptide-Drug Conjugate）

1. 多肽偶联药物（PDC）介绍

多肽偶联药物（PDC）是一种新兴的靶向治疗方法，可提高肿瘤的穿透性和选择性。PDC主要由三部分组成——多肽（peptide）、连接子（linker）以及具有细胞毒性的有效载荷（cytotoxicity payload）。虽然PDC和ADC概念类似，但是他们结构和性质却截然不同。ADC的分子量一般大于150kDa，而PDC的分子量通常只有几个kDa。相比于ADC，PDC可以实现肿瘤穿透性且几乎不会产生免疫原性。PDC与ADC 在体内的代谢方式也不一样，PDC通过肾脏代谢而ADC通过肝脏代谢。由于PDC多肽序列短，其结构更加灵活，使得引入非天然氨基酸和形成环肽等修饰和偶联更加容易，这些都提高了PDC的靶向性和稳定性。

图1 PDC的结构组成

图2 PDC和ADC比较

PDC的这些特点和生产成本较低的优势使其成为继ADC之后的下一代靶向抗肿瘤的药物。近些年，随着蛋白质组学、噬菌体展示技术、mRNA展示技术和固相多肽合成等技术的快速发展，越来越多的新肽被发现或合理设计出来，极大地促进了PDC的发展，越来越多的药物进入临床。

目前上市的PDC有两款药物Lutathera 和Pepaxto。诺华研发的Lutathera 于2018年获批，靶向生长激素抑制素受体，进入细胞，释放核素177Lu产生辐射来损伤肿瘤细胞，从而发挥治疗效果。Oncopetides研发的Pepaxto在2021年获批，其由DNA烷化剂与靶向氨肽酶的多肽共价连接而成，由于其高亲脂性在进入细胞后会被氨肽酶水解，释放出亲水性的 DNA 烷化剂造成肿瘤细胞中的DNA损伤，从而导致肿瘤细胞死亡。但遗憾的是，同年10月22日，由于3期临床失败Pepaxto撤出美国市场。

图3 已经上市的PDC药物

2. PDC中的重要组成部分—多肽

作为PDC的重要组成部分，多肽通常分成两大类：细胞穿膜肽（cell penetrating peptides, CPPs）和细胞靶向肽（cell targeting peptides, CTPs）。CPP偶联药物的跨膜运输方式复杂，通常会分成两大类，直接渗透方式和细胞内吞方式。

图4 CPP偶联药物的跨膜运输方式

而CTP偶联药物的跨膜运输方式相对明确，首先多肽会和膜受体结合介导PDC内吞，偶联物会经过早期和晚期内涵体，最终进入溶酶体裂解并释放出具有细胞毒性的有效载荷（cytotoxicity payload），受体再被回收到细胞膜表面。目前全球PDC在研项目中，既有CPP偶联药物也有CTP偶联药物。

图5 CTP偶联药物的跨膜运输方式

3. 改善PDC中的多肽ADME（吸收、分布、代谢和排泄）特性

多肽的半衰期特别短、不稳定且容易经肾脏清除，为了更好的成药，需要对多肽的结构进行优化。比如提高细胞膜的穿透性、化学和酶水解的稳定性，减少肾脏清除率以实现药物更好的被患者吸收利用。想要实现这些特性，就需要我们对多肽进行改造而不是直接用天然氨基酸组成的线性肽。

目前常用的对多肽的结构进行优化的方式有以下几种：

一、环化（广泛使用，首端和尾端，首尾端和侧链，侧链和侧链，单环或双环）

二、引入非天然氨基酸（减少多肽被蛋白水解酶识别的风险，但是需要注意D型氨基酸带来多肽结构的改变）

三、减缓肾脏清除（增加负电性，脂溶性）

四、配方（除了直接对多肽结构进行改造，还可以使用配方。添加剂可以辅助多肽跨膜，提高多肽稳定性）

图6 不同的方法用来提高PDC中多肽的酶、化学稳定性

4. 代表性的PDC在研项目

4.1 PDC案列一：BT5528

BT5528是Bicycle Therapeutics在研多肽偶联物，目前已经处于临床II期。其多肽部分采用的是经过噬菌体展示技术筛选的双环肽。这种微型骨架相比目前开发的其它蛋白骨架体量更小， 起效更快，穿透力更强。双环肽仅包含9-20个氨基酸，分子量约为2kDa，生产成本相对较低，而且它对环境稳定性（温度、酸性等）会更高，组织穿透性也会更好，这些特点恰恰解决了抗体偶联药物的劣势。

图7 医药公司开发的各种微型蛋白或多肽支架结构，具备和抗体相媲美的靶向性和亲和力

BT5528是由三部分组成，靶向EphA2的双环肽，可被酶裂解的Val-Cit连接子，和具有细胞毒性的有效载荷MMAE。在BT5528进入肿瘤细胞后，MMAE经酶切释放出来，能通过阻断微管蛋白的聚合来抑制肿瘤细胞分裂。