细胞穿透肽在多药耐药肿瘤细胞中应用前景的研究

[摘 要]癌症的产生和继续发展严重的危害人们的健康，而癌细胞产生耐药性是目前难以攻克的难题。传统的化疗、放疗难以满足临床的需要，人们致力于寻求一种更为有效的治疗方式。细胞穿透肽（CPPs）作为一个强大的和潜在的偶联药物转运体，能够克服多药耐药介导的药物外排，结构和功能优化的细胞穿透肽在多功能药物传递系统的有效应用将成为治疗癌症一种新的策略。

[关键词]耐药性；细胞穿透肽；药物外排

中图分类号：F407.44 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）15-0338-01

前言

肿瘤细胞的多药耐药性是指肿瘤细胞产生耐药性后，不仅对一种药物具有耐药性，而且对结构相似，作用靶点不同其他药物产生交叉耐药性。而这种多药耐药又可以分为内源性的和获得性的。但对于耐药性产生的机制却众说纷纭，其中外排转运体的过度表达是引起耐药性最主要的原因之一[1]。为了提高癌症治疗的有效性，研究者对其产生的相关机制和寻找一种抑制外排转运体分子的策略产生浓厚的兴趣。

1 外排转运体在癌症治疗中的影响

外排转运体是蛋白超家族的成员，其拥有一个ATP-结合盒，也叫作核苷酸结合结构域[2]。在这个家族中，有很多成员与多药耐药的产生密切相关，根据其类型的不同可以分为以下几类：

1.1 P-糖蛋白（P-gp）

P-糖蛋白（P-gp）是从中国仓鼠卵巢细胞中分离出来的，由1280个氨基酸编码的170KD的外排转运体。它具有2个跨膜结构域（TMDs），每个跨膜结构域含有6个跨膜片段和2个核酸结合域（NBDs）。在很多病理条件下，P-gp的过表达都与MDR密切相关相关，而且许多重要的药物已被确认为是P-gp的底物。P-gp底物的共同特点就是都具有两亲性和疏水性，当物质插入到细胞膜内生小叶时会被外排到细胞膜外环境中。

1.2 多药耐药相关蛋白（MRP）

MRP于1991年被发现，在MRP家族中共有13个成员，其中有9种与MDR相关（MRP1-9，由ABCC1-9基因编码）。MRPs分子量大小不一，从含有100KD，930个氨基酸编码的MRP9到含有190KD，1531个氨基酸编码的MRP1范围内变化。MRP1是一个外排转运体，与两亲性的有机阴离子分子有很高的亲和力。MRP成员表达的激活与一些癌症相关信号通路密切相关，这表明这些蛋白在耐药和肿瘤的发生中都有所参与。

1.3 乳腺癌耐药蛋白（BCRP）

BCRP最初是从乳腺癌中发现的，故命名为乳腺癌耐药蛋白。其结构特殊，只有一个含有6个跨膜片段的TMD及一个NBD，其分子量介于70KD-180KD不等。目前，BCRP在乳腺癌治疗中的阻力主要是其能够转运广谱抗癌药物。如酪氨酸类的受体抑制剂，在酪氨酸受体抑制剂的研究中发现，酪氨酸受体如PI3K，MAPK在癌症产生、发展和转移中会引起信号级联反应，这对于癌症的治疗至关重要[3]。在使用酪氨酸受体抑制剂时，它会被BCRP转运细胞外，进而会减弱药物毒性，使治疗效果下降。

2 细胞穿透肽（CPPs）克服MDR介导的药物外排

2.1 细胞穿透肽的分类

CPPs通常是由不多于30个氨基酸组成的短肽，根据其来源的不同可以分为以下两种类型[4]：一种是具有穿透功能的来源于天然蛋白质的多肽。包括抗菌肽、植物圆骨架蛋白等等。第二种是人工设计和合成的多肽。它们是由天然的细胞穿透肽衍生而来的，通过替换一些关键位置的氨基酸或将一些功能性的氨基酸序列剪接在一起而形成的。

2.2细胞穿透肽克服MDR介导的药物外排

为了克服P-gp介导的药物外排，一种新型的治疗策略应运而生。它是基于药物传递系统，通过修改药物进入细胞的机制，避免药物的外排。Temsamani[5]将阿霉素与细胞穿透肽Tat共轭，发现相对于阿霉素单独作于MCF-7/Adr细胞，共轭体能够提高细胞的死亡率，这表明这种改变很可能是由于药物吸收机制的改变导致。

2.3 基于细胞穿透肽的多功能药物传递系统

由于CPPs选择性和稳定性差，因此在临床上限制了该类药物的应用[6]。但目前有研究学者提出通过载体构建的方式增加其治疗效果，提高生物膜对药物的穿透率和组织吸收效率，而且也可以减少治疗的副作用，如细胞毒性，免疫原性和溶血活性，加强与肿瘤、炎症和病毒感染相关的疾病的治疗作用。

结论

多药耐药现象的产生仍然是世界上最具破坏性的疾病之一，解决这一问题的策略可能会对癌症的治疗产生深远的影响。而细胞穿透肽的使用，它作为一个潜在的有应用前景偶联药物转运体，能够克服多药耐药介导的药物外排。但细胞穿透肽的应用限制主要是容易被蛋白酶切割和降解，以及缺乏特异性。但通过关键氨基酸的添加、替换或功能组连接或修改，它可以进一步增加其功能性，并与其他技术进行协同或联合。经化学修饰的细胞穿透肽具有增加药物渗透效率，方便高效的内涵体逃逸等优点。随着对细胞穿透肽的不断研究与开发，更多的优化细胞穿透肽将被发现，其在多功能药物传递系统中将会发挥越来越重要的作用。

参考文献

[1] van Veen HW， Konings WN. The ABC family of multidrug transporters in microorganisms. Biochim. Biophys Acta， 1998， 1365 （1-2）： 31-36.

[2]Takara K， Sakaeda T， Okunura K. An update on overcoming MDR1-mediated multidrug resistance in cancer chemotherapy.Curr Pharm Des， 2006， 12（3）： 273-286.

[3] Chen Z， Shi T et al. Mammalian drug efflux transporters of the ATP binding cassette （ABC） family in multidrug resistance： A review of the past decade. Cancer Letters， 2016， 370： 153C164.

[4] Dongdong Zhang， Jiaxi Wang et al. Cell-penetrating peptides as noninvasive transmembrane vectors for the development of novel multifunctional drug-delivery systems. Journal of Controlled Release， 2016， 229；130C139.

[5]J.D. Ramsey， N.H. Flynn. Cell-penetrating peptides transport therapeutics into cells. Pharmacol. Ther， 2015， 154： 78C86.

[16] E. Vives， Cellular uptake [correction of uptake] of the Tat peptide： an endocytosis

mechanism following ionic interactions. J. Mol. Recognit， 2003， 16： 265C271.