RGD三肽的臨床應用進展

牛書俐，龐 驍，周 莉，李素平

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院 核醫(yī)學科， 四川 南充 637000)

短篇綜述

RGD三肽的臨床應用進展

牛書俐，龐 驍，周 莉，李素平*

(川北醫(yī)學院附屬醫(yī)院 核醫(yī)學科， 四川 南充 637000)

整合素是一個異源二聚體組成的膜受體蛋白家族，能特異性識別精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列。整合素在腫瘤細胞和新生血管高表達。利用它們3者之間特殊關系，將RGD作為載體，與放射性示蹤劑、抗腫瘤藥物以及其他物質(zhì)結(jié)合，使其具有親腫瘤顯像、靶向抗腫瘤治療、抗感染、抗抑郁和骨骼及神經(jīng)修復等作用。

精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列; 整合素; 分子顯像; 抗腫瘤; 抗感染

RGD是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)的三肽序列。整合素是一個異源二聚體組成的膜受體蛋白家族，能特異性識別RGD。利用腫瘤、新生血管和整合素3者之間特殊關系，將RGD作為載體，與放射性藥物結(jié)合，經(jīng)PET、SPECT、MRI及超聲檢測用于親腫瘤顯像；與抗腫瘤藥物以及其他藥物結(jié)合，使其具有靶向抗腫瘤治療、抗感染、抗抑郁及促進骨骼及神經(jīng)修復等作用。本文就RGD目前在臨床中的應用作一簡要的綜述。

1 RGD與整合素的結(jié)構(gòu)與功能

RGD肽廣泛存在于生物體內(nèi)，具有分子質(zhì)量小、剪切力分散和有機溶劑影響較小的優(yōu)點。研究較多的是環(huán)狀RGD多聚體。整合素由α和β亞基組成，位于細胞表面。迄今為止已發(fā)現(xiàn)有18種不同的α亞基和8種不同的β 亞基組成的24種異源二聚體。其中αvβ3研究較為廣泛，主要在腫瘤血管生成和腫瘤細胞轉(zhuǎn)移中起作用。RGD是整合素與其配體蛋白相互作用的識別位點，介導細胞與胞外基質(zhì)及細胞間的黏附作用，同時具有信號傳導功能，從而介導許多重要的生命活動。現(xiàn)在關于RGD主要研究熱點是攜帶放射性核素及抗腫瘤藥物到過度表達整合素的腫瘤細胞和新生血管內(nèi)皮細胞膜上，用于親腫瘤顯像及靶向藥物治療。

2 RGD主要臨床應用

2.1 分子顯像

將放射性標記物(99mTc、18F、64Cu、68Ga 和111In等)或者一些基團標記的RGD作為與整合素(主要是αvβ3)特異結(jié)合的靶向放射性示蹤劑或載體，經(jīng)SPECT、PET、MRI和超聲探測，用于親腫瘤顯像。18-Galacto-RGD已是進入臨床試驗的非侵入性的腫瘤顯像劑，成功地應用于腫瘤患者的PET診斷，表現(xiàn)出良好的生物學分布及靶點特異性識別。用RGD作為基礎分子影像探針，采用不同的成像模態(tài)，例如PET、SPECT、MRI及超聲等診斷乳腺癌模型，并用18F標記的RGD肽對乳腺癌進行非侵入性檢測及分期[1]。乳腺癌細胞表面受體的表達可以是不同的和不均一的。70%的乳腺癌過度表達胃泌素釋放肽受體(GRPR)，58%的乳腺癌過度表達整合素αvβ3。蛙皮素(bombesin, BBN)能特異性結(jié)合GRPR，而RGD能特異性結(jié)合整合素αvβ3。對于同時表達GRPR和整合素αvβ3的乳腺癌患者的診斷，99mTc-RGD-BBN和99mTc- 3P4-RGD2診斷準確度相當；但對于GRPR表達陽性而整合素αvβ3表達陰性的患者的診斷，99mTc-RGD-BBN可能會彌補99mTc3P4-RGD2不足。所以，99mTc-RGD-BBN 在乳腺癌的診斷和治療方面，展現(xiàn)了強大的潛力[2]。鐮孢氨酸C(FSC)是一個極好的雙功能螯合劑。用裸鼠M21/M21-L腫瘤模型進行的實驗證明，F(xiàn)SC與去鐵胺B(DFO)相似，具有三羥肟酸部分，嵌入環(huán)狀結(jié)構(gòu)，[89Zr]FSC(SUCC-RGD)3(SUCC為琥珀酸)更具有特異性、靶向性、穩(wěn)定性、高親水性及腫瘤/血液比值高等特性，使其可能成為新型PET顯像劑[3]。99mTc-RGD制備成多功能SPECT/MRI造影劑(RGD綴合的納米顆粒)，用于高表達整合素的腫瘤的雙態(tài)成像[4]。將羧甲基葡聚糖超小超順磁性氧化鐵納米粒子與RGD偶聯(lián)，制成特定的靶向磁性納米粒子探針、磁共振成像探針和局部熱療制劑，具有更好的熱效應和穩(wěn)定性。在Bcap37細胞，RGD-超微超順磁性氧化鐵磁共振成像信號強度與普通超微超順磁性氧化鐵相比，對比度明顯增強，且可用于靶向熱療[5]。血管炎和滑膜炎在類風濕性關節(jié)炎(RA)發(fā)病機制中起重要作用。放射性核素標記的RGD肽可以用作分子探針，進行核素顯像，可實現(xiàn)體外無創(chuàng)評估血管生成以及對RA的早期診斷和監(jiān)測。在關節(jié)炎，99mTc- 3PRGD2攝取和在免疫組化研究中的整合素αvβ3表達水平之間呈線性正相關[6]。除上述有關RGD的顯像外，在動物模型實驗中，68Ga-NOTA-RGD用于心機梗死血管成像[7]。腦梗塞后血管發(fā)生變化，整合素αvβ3表達通常增強，68Ga-RGD 具有腦梗死分子成像和血管生成的生物標志物的可能性[8]。在Hep- 2腫瘤細胞，RGD-MBs(MBs：超聲造影微泡)使腫瘤血管生成非侵入性可視化[9]。

2.2 在抗腫瘤中的應用

RGD本身不具備抗癌作用，但利用RGD可與整合素特異性結(jié)合的特點，將各種抗癌藥物“捆綁”在RGD上，使抗癌藥物與高表達整合素的腫瘤細胞以及新生血管特異性結(jié)合，起到抗腫瘤作用?？鼓[瘤主要是通過抗血管生成和細胞毒作用產(chǎn)生療效。

2.2.1 腫瘤抗血管生成治療:將小干擾RNA(siRNA)、環(huán)狀 RGD肽或脂質(zhì)體等組成藥物遞送系統(tǒng)(RGD-MEND)，以期合成效率高、毒性小，且定位于腫瘤內(nèi)皮細胞的抗血管生成藥物[10]。恩度作為抗血管生成劑，抑制新生血管內(nèi)皮細胞，導致整合素αvβ3表達減少。放射性標記的RGD對整合素αvβ3具有高度特異靶向能力，可用于監(jiān)測恩度抗血管生成療法的療效。實驗證實68Ga- 3PRGD2在反映恩度抗血管生成治療早期腫瘤反應中比18F-FDG代謝顯像更準確[11]。EPO906又稱埃坡霉素B，具有抗血管和抗血管生成的效果，是有效的抗腫瘤血管穩(wěn)定劑。整合素αvβ3在人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVEC)和橫紋肌肉瘤細胞系RH- 30高表達， EPO906-RGD-脂質(zhì)體能增加對橫紋肌肉瘤的抗腫瘤作用[12]。血管內(nèi)皮細胞增殖抑制劑(VEGI)，是有效而相對無毒的內(nèi)源性血管生成抑制劑，主要用于癌癥治療。其與RGD結(jié)合，定位于腫瘤細胞及血管，從而產(chǎn)生更好的抗血管生成和抗腫瘤療效[13]。生物活性血管生成抑制劑(HSA-TIMP2)是血清白蛋白抑制劑，以抑制內(nèi)皮細胞增殖而具有抗腫瘤活性，RGD-HSA-TIMP2，不僅可作為抗癌劑，也可作為放射性配體用于腫瘤的診斷[14]。

2.2.2 細胞毒類抗腫瘤治療:環(huán)狀RGD修飾的阿克拉霉素A(ACM)脂質(zhì)體(RGD-ACM脂質(zhì)體)和ACM脂質(zhì)體最大血漿濃度分別為4 532 ng/mL和3 425 ng/mL；顯而易見，RGD-ACM的血藥濃度略高于ACM脂質(zhì)體。研究結(jié)果表明，RGD修飾的ACM脂質(zhì)體在體內(nèi)具有比其未修飾的對應物更好的抗腫瘤效果[15]。多西紫杉醇(DTX)是一種抗癌藥，具有非特異性細胞毒作用的缺點。為改善DTX的治療效果，用RGD標記DTX，形成cRGDfK-琥珀酸-TPGS(生育酚聚乙二醇琥珀酸酯)藥物遞送系統(tǒng)，利用RGD特異性結(jié)合整合素αvβ3的特性，使其具有高選擇性及物理化學穩(wěn)定性，增加了DTX的抗癌藥效[16]。肝癌細胞系HepG2細胞在4 h對RGD/TAT-LP(TAT是來自HIV- 1的穿膜信號肽)的攝取效率分別是TAT-LP、RGD-LP和LP的2.2倍、2.7倍和3.9倍。給藥48 h后，TAT-LP-PTX、RGD-LP-PTX和LP-PTX的細胞存活率分別是RGD/TAT-LP-PTX組的1.65倍、1.74倍和2.1倍。從HepG2細胞的攝取率以及加入PTX后癌細胞的存活率可以看出，RGD和TAT共修飾紫杉醇脂質(zhì)體是一種潛在的高效的腫瘤靶向給藥系統(tǒng)[17]?？滤_基病毒腺病毒受體(coxsackie and adenovirus receptor,CAR)的表達不同和不同膀胱癌細胞系細胞表達的整合素(αvβ3和αvβ5)的不同，各種細胞系對腺病毒的敏感性與CAR的表達相關聯(lián)。在膀胱癌中，與CAR表達陰性細胞相比，在CAR表達陽性的細胞中AxdAdB- 3(AxdAdB- 3為ElA和E1B雙突變的重組溶瘤腺病毒)引起的細胞病變更多，而AxdAdB3-F/RGD對CAR陽性和CAR陰性的膀胱癌細胞均有溶瘤作用。該資料表明，AxdAdB3-F/RGD對膀胱癌的治療是有潛力的[18]。利用溶瘤腺病毒可以選擇性地抑制和破壞腫瘤細胞，而正常細胞不受影響的特點，雙突變?nèi)芰鱿俨《続xdAdB- 3聯(lián)合吉西他濱在膀胱內(nèi)灌注，發(fā)現(xiàn)可有效治療裸鼠膀胱原位腫瘤[19]。

還有諸多物質(zhì)與RGD結(jié)合形成有效抗腫瘤藥物，如轉(zhuǎn)化生長因子β誘導細胞外基質(zhì)蛋白與RGD結(jié)合具有更強的抑制血管生成和抗腫瘤作用[20]。188Re-MAG2-RGD-bombesin用于前列腺癌治療。將RGD與喜樹堿耦合可望用于卵巢癌的治療。RGD與纖維修飾的腺病毒載體結(jié)合可能成為膀胱癌的基因治療方法。cRGD-PTX結(jié)合物有望成為靶向抗腫瘤藥物。

2.3 在抗感染中的應用

地塞米松是治療炎性反應和預防排斥反應的有效糖皮質(zhì)激素。然而，其副作用一定程度上限制了其臨床應用。為了提高其藥效，用RGD 肽修飾地塞米松，增強其抗炎活性，減少骨質(zhì)疏松的作用[21]。RGD修飾的蠶絲蛋白納米顆粒與抗炎藥物結(jié)合，在三硝基苯磺酸誘導的實驗性結(jié)腸炎中，表現(xiàn)出良好的抗炎效果[22]。

2.4 在抗抑郁中的應用

當前，抗抑郁藥治療的主要缺點是血-腦屏障和效果緩慢。將環(huán)狀RGD裝入依達拉奉(cRGD-ERLS)脂質(zhì)體，結(jié)果表明，單次注射cRGD-ERLS就可以產(chǎn)生良好的抗抑郁效果。此外，cRGD-ERLS能增加額葉內(nèi)側(cè)皮質(zhì)c-fos基因的表達，表明cRGD-ERLS有激活神經(jīng)元的功能[23]。

2.5 在骨骼和神經(jīng)修復中的應用

間充質(zhì)干細胞(MSC)在體內(nèi)或體外特定的誘導條件下，可分化為骨、神經(jīng)、心肌及內(nèi)皮等多種組織細胞。藻酸鹽具有溫和凝膠化行為、生物降解性、生物相容性、化學通用性、容易細胞封裝和回收等性能。但MSC-藻鹽酸系統(tǒng)具有易受損易缺氧的缺點。牙周膜干細胞和齒齦MSC與RGD-藻鹽酸結(jié)合，RGD在藻酸鹽支架的結(jié)構(gòu)中模仿ECM的細胞交互功能，為特異性結(jié)合細胞受體的配體提供了有利的微環(huán)境，利于骨的再生，主要用于牙科和整形外科[24]。PLGL-RGD-NGF神經(jīng)導管(PLGL：聚乳酸-乙醇酸-L-賴氨酸，NGF：神經(jīng)生長因子)有望發(fā)展為臨床神經(jīng)修復制劑。

2.6 其他臨床應用

量子點(QDs)是一類新型熒光納米材料，發(fā)射波長在700～900 nm范圍內(nèi)的QDs，其熒光具有較強的組織穿透性。產(chǎn)生800納米波長的量子點(QD800)結(jié)合RGD肽，形成QD800-RGD熒光探針，在口腔鱗狀細胞癌(OSCC)裸鼠模型實驗中，以腫瘤新生血管內(nèi)皮細胞表達的整合素αvβ3為靶點，QD800-RGD探針經(jīng)靜脈注射后，進行活體成像檢測并采集熒光信號。結(jié)果顯示，QD800-RGD能對OSCC進行清晰地可視化成像，在OSCC的診斷和個體化治療等方面具有巨大發(fā)展前景[25]。Tat PTD-Endostatin-RGD(Tat PTD：HIV- 1反式轉(zhuǎn)錄因子的蛋白傳導域；Endostatin：內(nèi)皮抑素)通過抗血管生成，用于治療糖尿病視網(wǎng)膜病變。RGD血小板抑制劑類似物通過占據(jù)纖維蛋白原與整合素αvβ3反應的位點而抑制血小板減少。RGD與嗜鉻粒蛋白A相互作用可調(diào)節(jié)及促進傷口愈合。RGD修飾的腺病毒載體與編碼人類X染色體凋亡抑制蛋白和肝細胞生長因子結(jié)合形成的復合體，可能會提高人體胰島移植的效果。

3 存在的問題與展望

目前，諸多臨床用藥因缺乏靶向性以及不良反應在一定程度上限制其應用。腫瘤、炎性反應和再生組織等因有新生血管表達整合素，利用整合素與RGD特異性結(jié)合，將各種藥物與RGD結(jié)合并加以修飾，應用于親腫瘤顯像及靶向藥物治療，是一個極具潛力的分子載體。但是，何種放射性示蹤劑標記RGD最適合親腫瘤顯像、如何修飾RGD與藥物更具靶向性以及形成的各種靶向藥物在抗感染、抑郁癥治療、骨骼和神經(jīng)修復、糖尿病視網(wǎng)膜病變等不成熟領域都有待進一步研究。

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Progress on clinical application of RGD tripeptide

NIU Shu-li，PANG Xiao，ZHOU Li，LI Su-ping*

(Dept. of Nuclear Medicine, Affiliated Hospital,North Sichuan Medical College, Nanchong 637000,China)

The integrin is a family of membrane receptor proteins composed of heterologous dimer, it can identify the sequence RGD.Integrin excessive expressed in tumor cells and angiogenesis.Using their special relationship among them,the RGD as the carrier,combined with the radioactive tracer, antineoplastic drugs and other substances,which has tumoraffin imaging,targeted anticancer therapy,anti-inflammatory,anti depression effect and bone and nerve repair, and so on.

Arg-Gly-Asp(RGD); integrin; molecular image; anti-tumor; anti-inflammatory

2016- 10- 17

2017- 01- 20

*通信作者(correspondingauthor)：suping7273@163.com

1001-6325(2018)01-0107-05

R319

A