CN109678966B - 一种脑部肿瘤靶向肽及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种脑部肿瘤的靶向肽，其编码核酸，以及包含所述编码核酸的载体、宿主细胞。所述靶向肽连接诊断标记可用于脑部肿瘤诊断，特别是脑部肿瘤成像；所述靶向肽连接治疗性药物可携带药物直达脑部肿瘤病灶实现脑部肿瘤的治疗。

Description

一种脑部肿瘤靶向肽及其应用

技术领域

本发明涉及医药及生物工程领域，特别涉及一种蛋白质检测或治疗药物，具体涉及一种能够高效穿越血脑屏障、靶向脑部肿瘤的肽，以及其在脑部肿瘤的活体成像检测、靶向治疗中的用途。

背景技术

大脑是人的高级神经中枢，具有独特的保护机制血脑屏障，该屏障限制了多种物质进入到脑部。脑部与外界有严格的物质限制进入的血脑屏障的阻挡机制，会导致大部分目前有效药物难以到达作用靶点，而难以对脑部疾病进行有效治疗。

RGD为含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg―Gly―Asp)的短肽序列，作为整合素和其配体相互作用的识别位点，介导细胞与细胞外基质及细胞之间的相互作用。肿瘤细胞或者新生血管可以特异表达某些整合素如αvβ3，能以一定的亲和力结合RGD肽，成为肿瘤治疗的新靶点。因此，RGD肽在肿瘤治疗中的应用已成为研究热点，这短肽不仅具有穿越血脑屏障的能力，还具有一定的特异靶向脑部肿瘤的作用。

目前脑部肿瘤治疗药物受限于血脑屏障的作用，能较好穿越血脑屏障额药只有替莫唑胺，但其作用有效性有限。Pboo1短肽可作为一个高效穿越血脑屏障短肽载体，能将其它药物载运通过血脑屏障，这将大大提高脑部药物的使用范围与疗效。

发明内容

为解决上述问题，基于受体介导途径思路，能通过受体LRP1介导的受体途径，参考牛胰岛抑制剂以及β-淀粉样肽跨血脑屏障蛋白保守的活性中心kunitz区域，选择骨架，利用噬菌体展示技术，体外人工合成构建高通量噬菌体展示文库，从基础获取新型自主知识产权高效穿血脑屏障短肽，利用小鼠体内筛选技术，优化筛选流程，通过三轮筛选，得到高效穿过血脑屏障短肽。在此基础上，进一步设计获得高效穿过血脑屏障短肽Pb001，所述Pb001肽C端含有一个RGD肽的序列。

一方面，本发明提供一种脑部肿瘤靶向肽，其特征在于：包括穿血脑屏障区和肿瘤靶向区，所述穿血脑屏障区包括SEQ ID NO:1。

本发明所述脑部肿瘤靶向肽，其特征在于：所述肿瘤靶向区包括RGD序列。

本发明所述脑部肿瘤靶向肽，其特征在于，所述脑部肿瘤靶向肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

第二方面，本发明还提供编码所述脑部肿瘤靶向肽的核酸。

第三方面，本发明提供包含所述编码核酸的构建体，所述构建体包括核酸表达盒、载体。

本发明所述载体包括原核表达载体和真核表达载体。

第四方面，本发明还提供一种含有所述编码核酸、核酸构建体的宿主细胞。

本发明所述宿主细胞包括原核宿主细胞和真核宿主细胞；所述原核宿主细胞包括大肠杆菌，所述真核宿主细胞包括毕赤酵母、酿酒酵母、昆虫细胞等。

第五方面，本发明还提供所述脑部肿瘤靶向肽在制备脑部肿瘤诊断试剂中的用途。

其中，所述脑部肿瘤靶向肽还连接有活性物质，所述活性物质为诊断标记。

所述诊断标记包括荧光、同位素、放射物质等。

其中，所述脑部肿瘤诊断试剂用于脑部肿瘤成像或脑部肿瘤定位。

第六方面，本发明还提供所述脑部肿瘤靶向肽在制备脑部肿瘤治疗药物中的用途。

其中，所述脑部肿瘤靶向肽还连接有活性物质，所述活性物质为治疗药物。

所述治疗药物包括化疗药、放射物质等。

其中，所述脑部肿瘤靶向肽用于脑部肿瘤靶向治疗。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

第一、本发明提供的Pb001肽包含的穿血脑屏障部分是通过动物模型活体筛选获得的，与体外筛选方式相比，动物模型活体筛选更接近人体内穿过血脑屏障的真实过程，因此确保了本发明Pb001肽具有高效的体内穿血脑屏障功能。

第二、本发明将筛选获得的高效穿血脑屏障肽与RGD联合同时实现了穿血脑屏障和靶向肿瘤的作用，为脑部肿瘤的诊断和治疗提供了新的载体和平台。

第三、本发明所述Pb001肽仅由21个氨基酸组成，分子较小、改造的前景大，因而可以携带各种诊断成像剂、放疗剂、化疗剂靶向至脑部肿瘤处。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：

图1：小鼠脑部噬菌体展示肽给药后最佳富集时间

图2：合成Pb001肽的质谱检测图

图3：荧光标记的Pb001肽脑部富集图

图4：荧光标记的Pb001肽脑内存留荧光强度

图5：荧光标记的Pb001肽穿血脑屏障与肿瘤定位

图6：荧光标记的Pb001肽在脑部的荧光数值强度

图7：荧光标记的Pb001肽在脑部肿瘤定位富集

图8：Pb001偶联化药紫杉醇的多肽紫杉醇偶联物PBL001质谱结果

图9：PBL001结构示意图

图10：PBL001体外不同浓度下抑制U87MG脑胶质瘤细胞增殖

图11：PBL001体内抑制U87MG脑胶质瘤小鼠模型中肿瘤增殖

图12：PBL001延长脑胶质瘤模型小鼠生存期

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，提出以下实施例

实施例一、利用动物体内筛选法，筛选高效率穿越血脑屏障肽

基于活性中心kunitz区域的序列分析，设计构建了噬菌体展示的多肽库的多肽库kun-M。利用该库进行高通量筛选。

筛选方法如下：

1成年balb/c小鼠(18～22g)，取噬菌体库TBS稀释到100ul/1011PFU,尾静脉注射，根据前期预实验确定接种后24h噬菌体在脑的富集脑血比最高(图1)。

2在注射后24h，5％的水合氯醛麻醉小鼠，酒精擦拭小鼠表面，消毒，心脏贯流100ml生理盐水，小心解剖取脑，将脑网状体匀桨超声打碎，离心，过0.45μm滤膜，取上清溶液与培养到对数期的ER2738菌液混匀，37℃感染培养4h。

3 12000rpm离心20min，取菌液上清，用PEG/NaCl的方法富集噬菌体，将该富集的库用于下一轮的筛选。

4如上重复至少三轮。在看到输出噬菌体的滴度出现明显富集，可取噬菌体感染克隆，送测序分析展示多肽纳米抗体的序列。

得筛选出的最高频序列：TFYGGRPKRNNFLRGIR。

在此基础上设计合成穿血脑屏障的脑肿瘤靶向肽Pb001：

TFYGGRPKRNNFLRGIRSRGD。

实施例二、脑肿瘤靶向肽的合成及功能验证

1化学合成多肽及荧光标记

合成多肽TFYGGRPKRNNFLRGIRSRGD(MW:2467.78PI:11.83)，无标记多肽质谱检测结果如图2所示，根据图2计算分子量为823.71*3-3＝2468,与多肽Pb001的分子量符合。

将Pb001标记CY5.5荧光，采用Lumiprobe品牌的Cyanine5.5 NHS ester标记试剂将短肽进行荧光标记，一个短肽标记上一个荧光分子。

2荧光标记Pb001在正常小鼠脑部的富集

准确稀释调节标记短肽的浓度，用生理盐水将其溶解，调整稀释连接荧光短肽到相同额荧光当量，尾静脉注射裸鼠100μl，在不同时间点，利用IVIS小动物活体成像系统分不同时间点时间点观测成像。

如图3所示，在尾静脉注射后4h可以明显观测到Pb001-CY5.5在脑部富集。取小鼠，5ml/min的速度心脏贯流100ml生理盐水，洗掉血液中的荧光干扰，取小鼠脑，以及其他器官观察，可以看出脑部有明显荧光，且高于肌肉心脏等。在过夜16h后，依然能清晰的看到小鼠脑部荧光存在，荧光值仅降低了40％(图4)。说明短肽能穿过血脑屏障的阻拦，具有高效的穿血脑屏障的能力，并且短肽荧光在脑部有较强的存留时间，有较好的半衰期。

3建立肿瘤模型，查看荧光短肽在肿瘤的富集。

培养u87脑胶质瘤细胞，到细胞长到足够量，取细胞，选取8周的裸鼠，脑部定位，定位注射5×10⁵个细胞，进行脑部成瘤。U87成瘤细胞株为转入了荧光素酶基因的细胞株，可用小鼠成像仪进行实时肿瘤成瘤效果观测。

在肿瘤模型鼠成瘤稳定后，尾静脉注射标有荧光分子的短肽溶液100μl。选取一个文章报道的angiochem公司高效穿血脑屏障短肽Angiopep 2做为一个参考对照，目前报道该短肽具有优秀的在穿血脑屏障以及脑部肿瘤靶向应用。阴性对照采用等荧光当量的荧光cy5.5分子。尾静脉注射后，IVIS小动物活体成像系统查看脑部荧光。腹腔注射100ul 5mg/ml的荧光素酶反应底物，5min后小动物成像系统查看脑部肿瘤情况。

pb001短肽连上荧光后，能在脑胶质瘤模型小鼠脑部富集，5ml/min的速度心脏贯流100ml生理盐水，洗掉血液中的荧光干扰，取小鼠脑，比较小鼠脑部荧光。图5表明荧光标记的Pb001肽脑部富集量优于荧光标记的参考肽Angiopep2。图6表明荧光标记的Pb001肽为荧光标记的参考肽Angiopep2荧光强度的1.2倍。

图7表明荧光标记Pb001肽在脑部肿瘤部位有明显的荧光聚集，即Pb001不仅能穿越血脑屏障，且对脑部肿瘤有较好的富集。

实施例三、多肽紫杉醇偶联药物PBL001的合成及体外、体内表征

1 PBL001的合成

合成好的多肽Pb001溶解于DMF(N，N-二甲基甲酰胺),紫杉醇分子依据文献(British Journal of Pharmacology,2008,155(2):185-197.)合成2’-NHS-Paclitaxel。Pb001，2’-NHS-Paclitaxel，三乙胺(或N,N-二异丙基乙胺)三者按1:5:5比例混合，37度反应3小时，HPLC纯化后即得PBL001，质谱结果如图8所示，结构示意图如图9所示。每个PBL001分子包含2个紫杉醇分子，理论分子量为4339.75。

2 PBL001体外抑制U87MG脑胶质瘤的增殖

第一天在96孔板内接种2000个U87MG细胞，第二天以不同浓度的紫杉醇(PTX)或PBL001处理细胞，两天后测定细胞活性，得到如图10所示肿瘤增殖抑制曲线。图10的结果表明将pb001短肽与紫杉醇偶联获得的PBL001，并没有降低紫杉醇的抗脑胶质瘤活性，甚至还略有增强，推测可能的原因是修饰后的PBL001更易穿透细胞膜。

3 PBL001体内抑制U87MG脑胶质瘤小鼠模型中肿瘤增殖

第一天在6-8周裸鼠右侧尾状核部位接种10⁶个U87MG细胞，三天后开始进行PBL001尾静脉给药，U87MG细胞稳转了荧光素酶的基因，通过荧光素酶的化学发光测定脑瘤的增殖，如图11所示。图11的结果表明PBL001在小鼠模型中对脑胶质瘤增殖有明显抑制作用。

4 PBL001延长脑胶质瘤模型小鼠生存期

第一天在6-8周裸鼠右侧尾状核部位接种10⁶个U87MG细胞，三天后开始进行溶剂或等剂量紫杉醇或PBL001尾静脉给药，记录各组小鼠的生存期，如图12所示。图12的结果表明与溶剂组或紫杉醇组相比，PBL001在小鼠模型中能显著延长脑胶质瘤小鼠的生存期，与紫杉醇相比PBL001的毒副作用更低。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

序 列 表

<110> 申请人名称 江苏集萃分子工程研究院有限公司

<120> 一种脑部肿瘤靶向肽及其应用

<130> 无

<160> 2

<170> PatentIn version 3.5

<210> 1

<211> 17

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 1

Thr Phe Tyr Gly Gly Arg Pro Lys Arg Asn Asn Phe Leu Arg Gly Ile

1 5 10 15

Arg

<210> 2

<211> 21

<212> PRT

<213> 人工序列

<400> 2

Thr Phe Tyr Gly Gly Arg Pro Lys Arg Asn Asn Phe Leu Arg Gly Ile

1 5 10 15

Arg Ser Arg Gly Asp

20

Claims (10)

1.一种脑部肿瘤靶向肽，其特征在于：其功能域组成为穿血脑屏障区和肿瘤靶向区，所述穿血脑屏障区的氨基酸序列为SEQ ID NO:1。

2.如权利要求1所述脑部肿瘤靶向肽，其特征在于：所述肿瘤靶向区为RGD序列。

3.如权利要求1所述脑部肿瘤靶向肽，其特征在于，所述脑部肿瘤靶向肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。

4.编码权利要求1-3任一项所述脑部肿瘤靶向肽的核酸。

5.包含权利要求4所述核酸的核酸构建体，所述构建体包括表达盒、载体。

6.含有权利要求4所述核酸或权利要求5所述核酸构建体的宿主细胞。

7.权利要求1-3任一项所述脑部肿瘤靶向肽在制备脑部肿瘤诊断试剂中的用途。

8.权利要求1-3任一项所述脑部肿瘤靶向肽在制备脑部肿瘤治疗药物中的用途。

9.如权利要求7或8所述的用途，其特征在于所述脑部肿瘤靶向肽还连接有活性物质，所述活性物质为诊断标记或肿瘤治疗药物。

10.如权利要求9所述用途，其特征在于所述脑部肿瘤靶向肽连接的活性物质包括荧光、同位素、放射物质、化疗药。

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