环肽药物的筛选策略-噬菌体展示技术专题-泰克生物-酵母展示服务专家

环肽药物的筛选策略

环肽是一种由氨基酸组成的多肽链，氨基酸之间互相连接形成了环结构。自然界中环肽的形状、大小和化学成分均不同，但具有共同的特点：1、具有一定的生物活性，其本身或衍生物被用于治疗疾病；2、应用于生物分子领域，可作为选择性调节靶蛋白或高亲和力配体的探针。

环肽被广泛应用于医疗领域，如催产素、加压素、抗生素等，能被用作药物开发是基于其本身的结构稳定，特异性、结合力、亲和力、蛋白水解稳定性都高于线性物质，同时还能够增加膜的通透性。因此，环肽作为新一代药物开发的重要组成部分，其在治疗方面的前景非常广阔。

由于多肽结构复杂，环肽的合成十分困难。天然多肽的环化方法极大地限制了新型环肽药物开发。因此，迫切需要开发新型的天然多肽环化策略，为环肽库的构建和高通量筛选提供解决途径。

目前多肽库筛选和生成的方法中，应用较多的是噬菌体展示、mRNA展示技术。

1、噬菌体展示技术

噬菌体展示具有成熟的研究体系、成本低、操作间名单等优点。利用该技术开发环肽药物，能够为环肽药物的筛选提供新的策略。

噬菌体展示环肽库的构建是将肽段和蛋白展示于M13丝状噬菌体的pⅢ或者pVⅢ蛋白上,适用于针对特定靶点筛选较高亲和力的环肽配体。其中双环肽结构更复杂、更稳定，被开发用于治疗肿瘤。目前已经生成双环肽-药物偶联物，正在临床试验中进行评估。

噬菌体环肽库筛选的类型：体内筛选和体外筛选，应用较多的体外筛选根据靶蛋白的固定方式分为固相筛选和液相筛选。固相化抗原筛选通过3-4轮的洗脱富集蛋白，获得噬菌体展示文库；液相化抗原筛选通过孵育生物素标记的目标蛋白，利用磁珠捕获结合的噬菌体。固相筛选消耗较多的蛋白，且蛋白的天然表位会被破坏。液相筛选法具有高效率、高富集等特点。噬菌体文库筛选的方式取决于具体的实验需求，均会对噬菌体环肽库的效果造成一定的影响。

案例展示：1、Andersen等针对鼠源uPA筛选了噬菌体展示单环肽库，经过四轮的迭代筛选，最终分离得到了较高亲和力的序列CPAYSRYLDC，可能在肿瘤侵袭转移模型中成为有用的探针分子。2、Huang等通过M13mp18型噬菌体载体的衍生物MANP，构建了6个噬菌体展示环肽库筛选ACE2抑制剂，可以有效抑制ACE2对天然底物十肽血管紧张素I (AngI)和合成底物M-2195的酶活性。3、Song L等利用噬菌体筛选技术筛选出7个含随机残基的环状肽噬菌体文库，鉴定了环肽的活性，为研究蛋白-蛋白相互作用的有效肽提供了研究基础。

2、mRNA展示技术

mRNA展示技术作为一种新兴的体外多肽筛选技术，原理是多肽在核糖体翻译过程中与其编码mRNA共价连接。

与噬菌体展示相反，由于文库构建过程中DNA转化的限制，文库的大小被限制在几十亿个肽，mRNA展示技术拥有更大的文库。但该技术受到无核糖核酸酶的筛选环境限制。

案例展示：1、Suga等利用该技术有效的结合了结构多样的非天然氨基酸（含有氯乙酰胺基团的氨基酸）与半胱氨酸，形成环化。2、Suga等利用该技术制备的环肽可以使甲基化的氨基酸通过膜渗透。3、Chugai Pharmaceutical等开发了一种新的mRNA展示方法，可以有效地结合大量甲基化氨基酸，从而制备了作用于肿瘤靶点的环肽抑制剂。

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