CN112608367B - 一种非天然氨基酸短肽及其在抗肿瘤中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种非天然氨基酸短肽及其在抗肿瘤中的应用。该非天然氨基酸短肽的氨基酸序列如下所示：{D‑Tyr(Me)}‑Asp‑Dpr‑Asn‑{D‑Glu}‑Thr‑Cha。本发明中的非天然氨基酸短肽可以采用现有的常规方法合成得到。该短肽能够抑制肿瘤细胞的增殖及迁移，达到抗肿瘤的效果，并且不危害正常细胞的活性。因此，可将其用于制备抗肿瘤药物用于治疗食管癌、肺癌，肝癌，乳腺癌，前列腺癌、胃癌和结直肠癌等恶性肿瘤。

Description

一种非天然氨基酸短肽及其在抗肿瘤中的应用

技术领域

本发明属于生物技术和医药领域，特别涉及一种非天然氨基酸短肽及其在抗肿瘤中的应用。

背景技术

癌症，即恶性肿瘤，是公认的极难治愈的一类疾病，是严重危害人类生命健康的社会问题，经估计全世界罹患癌症的人数在“迅速增长”。尽管随着医学技术的发展，临床上抗肿瘤治疗手段繁多，但患者仍存在多药耐药、疗效欠佳、复发及转移等问题，传统放疗和化疗可能导致不可预测的副作用，而肿瘤细胞的化疗药物拮抗也使治疗变得相当复杂。因此如何有效克服肿瘤治疗抵抗、研发有效的抗肿瘤药物已成为亟待解决的临床难题及热点。

多肽类药物是后基因组时代新药研究领域最受关注的热点之一。是一种介于小分子和大分子之间的药物，来源广泛，近年来已发现多种具有抗肿瘤作用的多肽药物。多肽药物与蛋白药物相比分子量小，免疫原性低，生产工艺相对简单；与小分子化药相比，则毒性低，特异性较好。并且多肽药物能够通过多种方式给药，并且易于吸收。

但目前发现，天然活性肽在体内容易被降解，稳定性较差；同时，部分天然活性肽靶向性不够准确，容易对正常细胞造成毒害作用。因此，研发具有靶向性、稳定性较好的新型抗肿瘤多肽在临床应用上具有非常重要的开发价值，对于疾病的治疗具有较好的前景。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种非天然氨基酸短肽。

本发明的另一目的在于提供所述非天然氨基酸短肽在合成方法。

本发明的再一目的在于提供所述非天然氨基酸短肽在制备抗肿瘤药物中的应用。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种非天然氨基酸短肽，其氨基酸序列如下所示：{D-Tyr(Me)}-Asp-Dpr-Asn-{D-Glu}-Thr-Cha；其中，Tyr(Me)表示甲基酪氨酸（Methyltyrosine），Asp表示天冬氨酸，Dpr表示2，3-二氨基丙酸（2,3-Diaminopropionic acid），Asn表示天冬酰胺，Glu表示谷氨酸，Thr表示苏氨酸，Cha表示环己基丙氨酸，大写D表示后面的氨基酸为右旋氨基酸，其分子量为892.55。

所述的非天然氨基酸短肽可以采用现有的常规方法合成得到，如采用化学合成、多肽合成仪合成等。

所述的非天然氨基酸短肽在制备抗肿瘤药物中的应用。

所述的肿瘤为恶性肿瘤；优选为发病率较高的肿瘤细胞和/或肿瘤组织；进一步优选为食管癌、肺癌，肝癌，乳腺癌，前列腺癌、胃癌和结直肠癌等；该非天然氨基酸短肽能够抑制肿瘤细胞的增殖及迁移，进而达到抗肿瘤的目的。

所述的非天然氨基酸短肽的有效浓度为0.16～100μM；优选为0.8～100μM；更优选为20μM。

所述的抗肿瘤药物还可以含有一种或者是至少两种药学上可以接受的载体。

所述的载体优选为缓释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、吸附载体、表面活性剂和润滑剂等。

所述的抗肿瘤药物可采用本领域的常规方法制成各种剂型，包括汤剂、片剂、丸剂、胶囊剂、针剂（如粉针剂）、冲剂（如颗粒剂）、口服液和糖浆剂，或者采用微纳米技术制成的片剂、胶囊剂、针剂、粉针剂和颗粒剂等。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明以提供了一种化学合成的具有抗肿瘤功效的新型非天然氨基酸短肽及应用，该抗肿瘤小分子短肽能有效抑制肿瘤细胞活性及体外迁移运动能力，达到抗肿瘤的效果，并且不危害正常细胞的活性。因此，可将其用于制备抗肿瘤药物。

（2）本发明中的抗肿瘤小分子短肽能有效抑制肿瘤细胞增殖及迁移运动能力，可以用于治疗恶性肿瘤如食管鳞癌，肝癌，肺癌，乳腺癌，前列腺癌或胃癌等肿瘤。

附图说明

图1是CR1短肽对不同细胞株的作用结果图；其中，A为CR1短肽对EC18细胞株的影响；B为CR1短肽对3T3细胞株的影响。

图2是CR1短肽对各细胞株的抑制效果图；其中：A为CR1短肽对A549细胞株的抑制效果图；B为CR1短肽对MHCC-97H细胞株的抑制效果图；C为CR1短肽对MCF-7细胞株的抑制效果图；D为CR1短肽对DU145细胞株的抑制效果图。

图3是CR1短肽抑制MHCC-97H细胞株迁移能力的实验结果图；其中，A为细胞划痕实验检测细胞迁移活性直观图；B为迁移率量化图。

图4是CR1短肽对裸鼠移植瘤的治疗效果图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

本发明首先采用基于已有的七肽库，通过化学合成的方式进行非天然氨基酸短肽的合成，并通过Cell Counting Kit-8法初步筛选所合成的非天然氨基酸短肽对肿瘤细胞的增殖是否具有抑制作用，而且同时不会影响正常细胞的增殖活性。从七肽库中筛选到非天然氨基酸短肽CR1对EC18细胞系的活性具有抑制作用，并且对于3T3细胞的活性不会有抑制作用，接着，再次使用CCK8法验证短肽CRI对多种肿瘤细胞系的增殖具有抑制作用。

进一步的，本发明发明人通过划痕实验检验CR1短肽对具有高转移能力的MHCC-97H细胞系的迁移能力的影响，发现CR1短肽对肿瘤细胞体外迁移运动具有抑制作用。

最后，本发明发明人进行了动物实验，通过对移植有EC18肿瘤细胞的裸鼠进行治疗，观察到CR1短肽能够显著抑制肿瘤细胞在裸鼠体内的生长。

本发明中的实验方法，如无特殊说明，均按照常规实验方法进行。

本发明中所使用的实验材料、试剂、设备等，如无特殊说明，均为商业途径获取。

实施例1 ：小分子短肽的合成及筛选

（1）合成非天然氨基酸短肽

本发明基于本实验室所建立的七肽库，通过化学合成的方式进行非天然氨基酸短肽的合成，具体的合成方法可参考中国专利申请（CN111228508A-一种多靶点抗肿瘤的多肽药物偶联物及其制备方法与应用）的实施例1：

酰胺树脂（RINK AMIDE RESIN；C₃₀H₂₆NO₅R）购自美国P3BioSystems公司（取代度为0.503mmol/g）；使用前先进行预处理：向酰胺树脂中加入DMF（N,N-二甲基甲酰胺），浸泡2～3小时，然后弃去溶液，得到预处理后的酰胺树脂；

Fmoc-Lys(Dde)-OH，Fmoc-AEEA（[2-[2-(Fmoc-氨基)乙氧基]乙氧基]乙酸），Fmoc-Glu(OtBu)-OH，Fmoc-Lys(Boc)，Fmoc-AEEA-OH，Fmoc-Cha-OH，Fmoc-Thr-OH，Fmoc-D-Glu-OH，Fmoc-Asn(Trt)-OH，Fmoc-Dpr-OH和Fmoc-Asp(OtBu)-OH，Fmoc-D-Tyr(Me)-OH连接分子购自美国ChemPep公司；

6-氯-1-羟基苯并三氮唑（6-Cl HOBt；hydroxybenzotriazole ）购自美国Chem-Impex公司；DIC（N,N'-二异丙基碳二亚胺)和其他有机溶剂均购自美国Sigma-Aldrich公司；DIEA（N,N-二异丙基乙基胺）购自美国Sigma-Aldrich公司；HCTU[6-氯苯并三氮唑-1,1,3,3-四甲基脲六氟磷酸酯，O-(1H-6-Chlorobenzotriazole-1-yl)-1,1,3,3-tetramethyluronium hexafluorophosphate] 购自美国Matrix Scientific公司。

具体合成步骤如下：

（1）称取含Fmoc保护基团的非天然氨基酸，按如下公式来称取：酰胺树脂克数×酰胺树脂取代度×4倍摩尔浓度×某个Fmoc-氨基酸分子量。6-Cl HOBt和DIC同样按如下公式称取：酰胺树脂克数×酰胺树脂取代度×4倍摩尔浓度×分子量。称取6-Cl HOBt和DIC后，加入分析级DMF溶液，即1ml溶液中含HOBt的质量= 0.05×0.31×4×169.7= 10.52mg；DIC的体积=0.05×0.31×4×126.2/0.815= 96μl，之后加入称好的含Fmoc保护基团的非天然氨基酸（操作上可以10倍的量配制称去后分成10支管，再溶解不同氨基酸粉末）。按照此方法，分别配置7个氨基酸溶液。

（2）取酰胺树脂，加入2倍体积DMF，孵育2小时，之后真空泵抽干溶液，再加入含20%（w/w）4-甲基哌啶的DMF溶液分别反应5分钟和15分钟各一次，每次均抽干，再用DMF洗3次，甲醇洗3次，再DMF3洗次，每次均为20分钟。

（3）按序列顺序依次从C端往N端合成偶联，具体为：在步骤（2）中加入步骤（1）中配制的第一个4倍摩尔浓度的氨基酸溶液，振荡2～4h。2小时后挑取十几粒树脂，用乙醇洗三次，加入茚三酮（100ml乙醇含5g茚三酮），KCN（2ml 0.001M氰化钾+98ml重蒸吡啶）和苯酚（20ml乙醇含 80g苯酚）的溶液各一滴（约40ul），105℃～110℃加热5min，变淡黄色为偶联充分，如有蓝色则继续反应。待反应完全后，抽干溶液，再加入DMF洗3次，甲醇洗3次，再DMF洗3次，每次均为20分钟。

（4）脱去偶联的氨基酸的保护基团，即再加入含20%（w/w）4-甲基哌啶的DMF溶液分别反应5分钟和15分钟各一次，每次均抽干，再加入DMF洗3次，甲醇洗3次，再DMF洗3次，每次均为20分钟。

（5）加入步骤（1）准备的第二个氨基酸溶液，重复步骤（3）和（4），将短肽的7个氨基酸都偶联到酰胺树脂上。

（6）采用TFA（三氟乙酸）混合液（TFA 82.5%+苯甲硫醚5％+硫代茴香醚（Thioanisole） 5%+三异丙基硅烷（triisopropylsilane） 2.5%+水5%；（v/v）），按每克树脂加入10ml溶液来切割短肽，处理3小时。收集溶液用并用冷乙醚沉淀。之后沉淀再用冷乙醚洗两次，最后真空抽干，得到短肽干粉。

（2）筛选非天然氨基酸短肽

通过Cell Counting Kit-8法初步筛选具有功能性的非天然氨基酸短肽，即该短肽对肿瘤细胞的增殖是否具有抑制作用，而且同时不会影响正常细胞的增殖活性，具体步骤如下：

①选择试验细胞株

首先在EC18细胞株（购自上海细胞库）中初步筛选所合成的短肽对肿瘤细胞的增殖是否具有抑制作用，同时使用3T3细胞株（购自上海细胞库）检验短肽是否会影响正常细胞的活性。

②试验方法

A、在添加10%（v/v）胎牛血清的RPMI 1640培养基中培养EC18细胞至对数期，消化收集细胞，均匀铺在96孔板中，细胞密度为2000/孔，贴壁24小时后用含0.5%（v/v）胎牛血清的DMEM培养基饥饿24小时，之后更换培养基为添加0.5%（v/v）胎牛血清的DMEM培养基并添加CR1短肽处理48小时，每个浓度梯度设置6个复孔；其中，CR1短肽的终浓度分别为0.8、4、20、50、100μM，以不添加CR1短肽为对照组，即0μM。

B、弃去培养液，更换含有10%（v/v）的CCK8溶液的无血清DMEM培养基，37℃培养箱内孵育40min，以不含细胞的孔组为空白对照（Blank组），在酶标仪下测量450nM波长的吸光度，并计算获得细胞存活率：细胞存活率(％)=（用药组A值-Blank组A值）/（对照组A值-Blank组A值）×100％。

③筛选结果

结果如图1所示，最终筛选出的非天然氨基酸短肽，命名为CR1，对EC18细胞增殖具有抑制作用，但不影响3T3细胞增殖，其序列如下：

短肽名称：CR1；

短肽序列：{D-Tyr(Me)}-Asp-Dpr-Asn-{D-Glu}-Thr-Cha其中，其中，Tyr(Me)表示甲基酪氨酸（Methyltyrosine），Asp表示天冬氨酸，Dpr表示2，3-二氨基丙酸（2,3-Diaminopropionic acid），Asn表示天冬酰胺，Glu表示谷氨酸，Thr表示苏氨酸，Cha表示环己基丙氨酸，大写D表示后面的氨基酸为右旋氨基酸，其分子量为892.55。

实施例2：短肽CR1广谱抗肿瘤性的检测

（1）选择试验细胞株

备选细胞株为A549（人肺癌细胞）、MHCC-97H（人高转移性肝癌细胞）、MCF-7（人乳腺癌细胞）、DU145（人前列腺瘤细胞），以上四株细胞均购自上海细胞库。

（2）试验方法

试验方法同实施例1步骤②，细胞株为A549、MHCC-97H、MCF-7、DU145。

（3）试验结果

结果如图2所示：CR1短肽对以上四株细胞的增殖都有一定的抑制水平，且都呈浓度梯度依赖性，基本给药浓度不超过20μM即可获得最大抑制效率。

实施例3：CR1短肽抑制MHCC-97H体外迁移运动的检测

（1）选择实验细胞

MHCC-97H细胞本身具有较好的迁移能力，且CR1短肽在抑制细胞增殖实验中对MHCC-97H细胞增殖影响明显，因此在本实验中选择MHCC-97H细胞作为实验对象。

（2）试验方法

A、在添加10%（v/v）胎牛血清的RPMI 1640培养基中培养MHCC-97H细胞至对数期，消化收集细胞，均匀铺在12孔板中，待细胞铺满至90％后用含0.5%（v/v）胎牛血清的DMEM培养基饥饿24小时后划痕，并使用PBS缓冲液清洗3遍，之后更换培养基，为添加0.5%（v/v）胎牛血清及CR1短肽的DMEM培养基，并且进行划痕拍照记录，每个浓度梯度设置3个复孔；其中，CR1短肽的终浓度分别为0.8、4、20、50、100μM，以不添加CR1短肽为对照，即0μM。

B、重新放置于培养箱中培养24h，并且在0h、12h及24h时进行划痕拍照记录。通过Image J软件统计划痕的宽度，比较12h或24h后的细胞迁移率。

③试验结果

结果如图3所示：CR1短肽可显著抑制MHCC-97H细胞的迁移能力，且呈浓度依赖性。

实施例4：CR1短肽抗肿瘤作用的在体动物实验

购买BALB/c裸鼠22只（6周龄，雌性），SPF级条件饲养，恒定温度（22～24℃），恒定湿度（50%～70%），饲养笼、垫料、饲料和水均经高压蒸汽灭菌。

腹腔注射0.5%的戊巴比妥钠麻醉裸鼠（按35mg/kg剂量计算），酒精棉球消毒裸鼠右侧腋下皮肤，用1ml注射器于皮下接种EC18细胞悬液100μL（约2×10⁶个）/只。接种两周后，裸鼠右侧背部皮肤会明显见到瘤体，开始进行给药实验。

将裸鼠随机分为2组，①阴性对照组：PBS缓冲液0.2ml；②CR1短肽组：20mg/kg；每组10只，进行给药处理：每三天进行一次癌旁皮下注射给药，连续给药7次；

按照给药频率在给药前用游标卡尺测量肿瘤的长径（X），短径（Y）和大小，根据体积公式：V=π*x*y*y/6计算肿瘤体积。

结果如图4所示：根据统计结果，给药后CR1短肽能够显著抑制移植瘤的生长。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

序列表

<110> 暨南大学

<120> 一种非天然氨基酸短肽及其在抗肿瘤中的应用

<160> 1

<170> SIPOSequenceListing 1.0

<210> 1

<211> 7

<212> PRT

<213> 人工序列(Artificial Sequence)

<220>

<223> 非天然氨基酸短肽

<220>

<222> (1)..(1)

<223> 甲基酪氨酸（Methyltyrosine）

<220>

<222> (3)..(3)

<223> 2，3-二氨基丙酸（2,3-Diaminopropionic acid）

<220>

<222> (7)..(7)

<223> 环己基丙氨酸

<400> 1

Xaa Asp Xaa Asn Glu Thr Xaa

1 5

Claims (7)

1.一种非天然氨基酸短肽，其特征在于，氨基酸序列如下所示：{D-Tyr(Me)}-Asp-Dpr-Asn-{D-Glu}-Thr-Cha；其中，Tyr(Me)表示甲基酪氨酸，Dpr表示2，3-二氨基丙酸，Cha表示环己基丙氨酸。

2.权利要求1所述的非天然氨基酸短肽在制备抗肿瘤药物中的应用，其特征在于：

所述的肿瘤为食管癌、肺癌，肝癌，乳腺癌或前列腺癌。

3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：

所述的非天然氨基酸短肽的有效浓度为0.16～100μM。

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于：

所述的非天然氨基酸短肽的有效浓度为0.8～100μM。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于：

所述的非天然氨基酸短肽的有效浓度为20μM。

6.根据权利要求2~5任一项所述的应用，其特征在于：

所述的抗肿瘤药物还含有一种或者是至少两种药学上可以接受的载体；

所述的载体为缓释剂、赋形剂、填充剂、粘合剂、湿润剂、崩解剂、吸收促进剂、吸附载体、表面活性剂或润滑剂。

7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于：

所述的抗肿瘤药物的剂型为汤剂、片剂、丸剂、胶囊剂、针剂、冲剂、口服液或糖浆剂。

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