多肽药物由特定氨基酸序列构成，可通过受体激动或拮抗、酶与离子通道调节、蛋白质相互作用干预及靶向递送发挥作用。其分子尺寸介于传统小分子药物与抗体药物之间，具有较高的靶点选择性，但也存在蛋白酶稳定性较低、体内清除较快和口服生物利用度低等问题。

        关键词：多肽药物；激素肽；天然活性肽；多肽疫苗；多肽药物偶联物；细胞穿透肽；靶向递送；多肽修饰

1 多肽药物的分子特征

1.1 多肽药物的基本组成

        多肽是由氨基酸通过肽键连接形成的分子。药物研究中通常将数个至数十个氨基酸组成、分子量多在10 kDa以下的活性分子归入多肽，但多肽与蛋白质之间不存在绝对的划分界限。多肽药物包括胰岛素、生长抑素和催产素等内源性激素，以及天然毒素肽、受体配体、抗原表位肽、细胞穿透肽和靶向递送肽，其药理活性受氨基酸序列、空间构象、二硫键连接方式和化学修饰影响。

1.2 多肽药物的主要特点

（1）靶点选择性

        多肽可通过较大的结合界面识别受体、酶、离子通道或蛋白质相互作用区域，适合调节部分难以被传统小分子覆盖的靶点。

（2）药理活性

        许多多肽来源于内源性配体或天然活性分子，可在较低浓度下产生受体激动、受体阻断、酶抑制或离子通道调节作用。

（3）结构可调性

        多肽可通过氨基酸替换、序列截短、末端修饰、环化、脂化和偶联调节稳定性、靶点亲和力、组织分布和作用时间。

（4）开发局限

        未修饰多肽易被蛋白酶降解并经肾脏快速清除，细胞膜通透性和口服生物利用度通常较低，因此常采用注射、鼻腔、肺部或局部给药。

表1 多肽药物、小分子药物与抗体药物的主要差异

2 激素类多肽及其衍生物

2.1 胰岛素及其类似物

        胰岛素由A链和B链组成，通过链内和链间二硫键维持活性构象，与胰岛素受体结合后激活PI3K–AKT等信号，促进葡萄糖摄取、糖原合成和脂质代谢。Insulin Aspart通过氨基酸替换降低分子间聚集，具有较快的吸收特征；Insulin Glargine通过改变等电性质形成皮下缓释；Insulin Detemir通过脂肪酸修饰增强白蛋白结合，从而延长作用时间。

2.2 生长抑素及其类似物

        生长抑素可结合SSTR1—SSTR5，抑制生长激素和多种胃肠胰激素分泌。天然生长抑素半衰期较短，Octreotide和Pasireotide通过氨基酸替换、环化及构象限制提高稳定性。不同类似物对SSTR亚型的亲和力不同，因此对垂体激素和神经内分泌激素分泌的调节作用存在差异。

2.3 其他激素相关多肽

（1）催产素受体激动剂与拮抗剂

        Oxytocin激活催产素受体，促进子宫平滑肌收缩和乳汁排出；Atosiban拮抗催产素受体及血管加压素V1A受体，可抑制子宫平滑肌收缩。

（2）GnRH激动剂与拮抗剂

        Gonadorelin激活垂体GnRH受体，促进黄体生成素和卵泡刺激素释放。Leuprolide和Goserelin持续刺激受体后可引起受体下调并降低性激素水平，Cetrorelix则直接拮抗GnRH受体。

（3）降钙素类多肽

        降钙素通过降钙素受体抑制破骨细胞活性并调节钙磷代谢。Salmon Calcitonin具有较强的受体活性和较长的作用时间，可用于骨吸收和钙代谢研究。

表2 代表性激素类多肽及其主要用途

3 天然活性多肽

3.1 天然多肽的来源与结构特征

        天然活性多肽可来源于微生物、植物、两栖动物、爬行动物、昆虫和海洋生物，具有捕食、防御、抗菌、神经信号调节和离子通道抑制等功能。微生物次级代谢产物中包含多种环肽和脂肽，动物毒液则是离子通道配体、受体配体和酶抑制肽的重要来源。

3.2 ICK肽与Ziconotide

        抑制性胱氨酸结（inhibitor cystine knot，ICK）肽的核心通常由三对二硫键形成特征性结状拓扑结构，可限制肽链构象并提高热稳定性和蛋白酶耐受性。Ziconotide是ω-conotoxin MVIIA的合成形式，可阻断N型电压门控钙通道，减少神经递质释放，用于疼痛传导和离子通道研究。

3.3 Exendin-4

        Exendin-4由39个氨基酸组成，可激活GLP-1受体。与内源性GLP-1相比，Exendin-4对二肽基肽酶-4降解具有较强耐受性，可用于胰岛素分泌、葡萄糖代谢和GLP-1受体信号研究。

表3 代表性天然活性多肽

4 多肽疫苗与抗原表位肽

4.1 多肽疫苗的作用原理与局限

        多肽疫苗由病原体或肿瘤相关抗原中的B细胞表位、CD4⁺ T细胞表位或CD8⁺ T细胞表位构成。T细胞表位肽经抗原呈递细胞加工后装载至MHC分子，或作为短肽直接结合MHC分子，可激活CD4⁺辅助性T细胞或CD8⁺细胞毒性T细胞；B细胞表位则由B细胞受体或抗体直接识别，并可在适当的辅助性T细胞信号支持下诱导抗体应答。短肽免疫原性通常较弱，还可能受到蛋白酶降解和HLA类型限制，因此常与佐剂、递送载体、辅助性T细胞表位或多表位结构联合使用。

4.2 多表位疫苗

        多表位疫苗将多个保守抗原片段整合至同一分子，可同时覆盖B细胞和T细胞应答。Multimeric-001由多个流感病毒保守表位组成，可用于跨毒株免疫应答和广谱疫苗设计研究。

4.3 肿瘤抗原表位优化

        天然肿瘤抗原肽与MHC分子的结合能力可能不足，通过替换MHC锚定位点氨基酸，可增强抗原肽与特定HLA分子的结合并提高细胞毒性T淋巴细胞诱导能力。Disomotide由gp100:209–217表位改造获得，其序列由ITDQVPFSV调整为IMDQVPFSV，用于黑色素瘤抗原呈递和CTL应答研究。

图1 Disomotide优化抗原表位增强HLA-A*02:01呈递和CD8⁺ T细胞应答机制

表4 代表性多肽疫苗与抗原表位肽

5 多肽药物偶联物与靶向递送

5.1 PDC的组成与载荷释放

        多肽药物偶联物通常由靶向肽、连接子和载荷组成。靶向肽识别细胞表面受体、组织特异性分子或细胞外基质；连接子控制循环稳定性和载荷释放；载荷可为细胞毒性小分子、核酸、蛋白质、成像分子或放射性核素。连接子可在溶酶体蛋白酶、低pH、还原环境或特定酶作用下裂解，稳定性不足会造成载荷过早释放，稳定性过高则会限制细胞内有效释放。

5.2 多肽-放射性核素偶联物

        Lutetium Lu 177 Dotatate由生长抑素类似肽、DOTA螯合剂和放射性核素¹⁷⁷Lu组成，可识别生长抑素受体，尤其是SSTR2，并向受体高表达细胞递送β射线，用于多肽受体放射性核素递送研究。

5.3 细胞穿透肽与组织靶向肽

（1）TAT肽

        TAT肽含有富集精氨酸和赖氨酸的碱性序列，可促进蛋白质、核酸和小分子载荷内化。

（2）iRGD肽

        iRGD首先与αv整合素结合，经蛋白酶切割后暴露CendR基序，进一步与Neuropilin-1结合，从而增强肿瘤组织渗透。

（3）Angiopep-2

        Angiopep-2可与LRP1相关转运体系相互作用，用于血脑屏障转运和脑靶向递送研究。

表5 多肽偶联与靶向递送相关产品

6 其他受体调节与功能性多肽

6.1 血管活性肽

        Aviptadil是血管活性肠肽的合成形式，可作用于VIP受体，调节血管舒张、平滑肌活动和炎症相关信号。

6.2 趋化因子受体拮抗肽

        Motixafortide是一种环状多肽，可拮抗CXCR4并干预CXCL12–CXCR4轴，用于造血细胞归巢、细胞迁移和肿瘤微环境研究。

6.3 病毒进入抑制肽

        Bulevirtide来源于乙型肝炎病毒大表面蛋白的受体结合区域，可结合钠离子-牛磺胆酸共转运多肽，阻断HBV和HDV进入肝细胞。

6.4 组织修复多肽

        Selcopintide是来源于Copine-7蛋白片段的功能性多肽，可用于成牙本质分化及牙本质修复研究。

表6 其他功能性多肽

7 多肽药物的结构优化与评价

7.1 稳定性优化

（1）末端修饰

        N端乙酰化和C端酰胺化可降低部分外肽酶的识别，并改变分子电荷和受体亲和力。

（2）非天然氨基酸

        引入D型氨基酸、N-甲基氨基酸或其他非天然氨基酸，可提高蛋白酶稳定性，但也可能改变构象、溶解性和靶点选择性。

（3）环化

        头尾环化、侧链环化、二硫键环化和订书钉结构可限制肽链构象，提高结合能力和蛋白酶耐受性。

7.2 半衰期延长

        脂肪酸修饰可增强多肽与白蛋白结合并降低肾脏清除。PEG化、白蛋白结合基团和融合蛋白设计也可延长体内暴露时间，但可能降低受体结合速率或组织渗透能力。

7.3 递送系统

        脂质体、聚合物纳米颗粒、水凝胶、微球和局部缓释体系可减少蛋白酶降解并调节释放速度。递送体系需要评价载药量、释放动力学、储存稳定性及载体生物相容性。

7.4 活性与稳定性评价

        多肽候选物需要进行靶点结合、受体激动或拮抗、酶活性、细胞功能和选择性评价，并在缓冲液、血浆、蛋白酶和组织匀浆体系中检测稳定性。对于细胞穿透肽和PDC，还需区分细胞表面吸附、内吞进入、内体逃逸和胞质释放，不能仅根据细胞总荧光判断递送效率。

7.5 质量控制

        化学合成多肽需检测分子量、纯度、序列、含量、水分、残留溶剂和对离子。含二硫键多肽还需确认二硫键连接方式及折叠异构体，用于细胞和动物实验的多肽还应检测内毒素、无菌性、溶解性和聚集状态。

        多肽药物可通过序列设计、构象限制和化学修饰实现受体调节、离子通道干预、免疫激活及靶向递送。多肽开发需要综合评价靶点活性、蛋白酶稳定性、体内暴露、组织分布和制剂质量。

参考文献

[1] Atsmon J, Kate-Ilovitz E, Shaikevich D, et al. Priming by a novel universal influenza vaccine (Multimeric-001): A gateway for improving immune response in the elderly population. Vaccine. 2014;32(44):5816-5823.

[2] Malonis RJ, Lai JR, Vergnolle O. Peptide-based vaccines: Current progress and future challenges. Chem Rev. 2020;120(6):3210-3229.

[3] Yang S, Linette GP, Longerich S, et al. Antimelanoma activity of CTL generated from peripheral blood mononuclear cells after stimulation with autologous dendritic cells pulsed with melanoma gp100 peptide G209-2M is correlated to TCR avidity. J Immunol. 2002;169(1):531-539.

[4] Houghton AN, Guevara-Patiño JA. Immune recognition of self in immunity against cancer. J Clin Invest. 2004;114(4):468-471.

[5] Gong L, Zhang Y, Zhao J, et al. Research advances in peptide–drug conjugates. Acta Pharm Sin B. 2023;13(10):4138-4158.

更多相关文章，详见下方：

[1] 多肽基础知识

[2] 多肽的用途

[3] 适用于多肽合成试剂

[4] 多肽的筛选及优化

[5] PEG化技术在药物修饰与递送中的应用：蛋白、多肽、小分子及脂质体

[6] 点击化学在化学连接和肽修饰中的应用