组织蛋白酶B敏感的短肽合成文献综述

1、研究背景（文献综述）：

国家癌症中心发布的2017中国城市最新数据报告显示目前每天约有一万人确诊为癌症，全国癌症新发病例占世界的四分之一。肺癌是发病率、死亡率最高的恶性肿瘤，其次甲状腺发病率趋势日益上升。恶性肿瘤是一种威胁人类健康和生命的重大疾病，而化疗是目前最常用的治疗手段之一，然而诸多研究报告表明，化疗小分子药物大多具有很强的毒副作用。但由于其缺乏细胞特异性，就会产生肝损伤、肾损伤、免疫功能下降、骨髓抑制等问题。故急需研究出针对恶性肿瘤的治疗具有高效、低毒的药物及其递送系统。而刺激响应纳米载体具有能够提高肿瘤细胞靶向部位药物的蓄积浓度，能够减少药物在体内吸收、分布、代谢、排泄期间减少其在正常组织细胞中的释放，从而实现治疗药物释放的可控性，提高疗效。这是目前医药界的研究热点，同时，肿瘤细胞微环境与正常的组织细胞微环境有一定的差异，肿瘤细胞微环境具有氧化还原性高，特定酶的特异性过度表达以及PH比正常组织细胞微环境低等特点。可以利用肿瘤细胞微环境的特点和纳米载体的优点，研究一种理想的、有前景的治疗恶性肿瘤药物递送载体，例如PEG化的肽类树状大分子-GFLG-DOX偶联物，改善药物的递送，提高药物疗效。

药物在人体要达到较好的吸收、分布、代谢、排泄，其粒子大小限制能够起到有效的作用。研究表明人最小的毛细血管的内径一般为5 mu;m左右，所以粒径大于1 mu;m的粒子难以通过人最小的毛细血管。此外，肾小球具有滤过的作用，5 nm以下的粒子可以被滤过，因此，当纳米粒子的粒径大于10 nm时可以不被肾滤过。此外，许多组织血管内皮细胞间的孔隙也是纳米级别的，例如肿瘤组织的血管内皮细胞间隙约为380-780 nm，所以直径为100-200 nm的粒子比较容易通过。基于以上这些原因，目前有很多课题组研究设计了新型的药物递送系统。

目前研究的新型药物递送打破了传统药剂学中一般制剂的吸收、分布等作用，并且更加关注于药物在体内的过程，以及药物分子和给药系统(DDS)与体内细胞、组织和器官的相互作用，以期获得最佳治疗效果。药物递送目标的实现有赖于药物递送系统。通常将粒径在纳米级别范围内的给药系统称为纳米给药系统。现如今纳米给药系统在药物体内外活性的研究中己成为一项普遍常规的技术。如果药物存在稳定性不好、溶解性差、分子量大、需要靶向释放或控制释放、吸收困难等问题时，纳米给药系统不失为一种很好的解决方法。应用纳米技术，能够达到以下目的:第一，增加难溶性药物的溶解性，以增加在其在体内的递送;第二，达到药物对细胞、组织的靶向传递;第三，使药物能够在跨越致密的上皮和内皮障碍后被细胞吞噬;第四，能够递送大分子药物到细胞内或组织内特定的作用位点;第五，能够同时传递两种或两种以上药物或者治疗方法用于实现组合疗法;第六，结合治疗药物和成像方法，能够实现药物递送过程中的可视化;第七，能够实时监测药物在体内的吸收、代谢、分布等效果。

纳米粒子能够大大延长药物的体内循环时间，增加抗肿瘤药物在肿瘤细胞、组织的蓄积，提高治疗效果，降低药物的毒副作用。纳米药物控释系统具有被动靶向的特点，能有效改善化疗药物给药途径，提高抗肿瘤的效率。目前研究的纳米粒子有很多是针对肿瘤细胞靶向释药而设计的。肿瘤微环境有诸多特点：第一，肿瘤组织迅速增长和体积高度膨胀造成肿瘤组织血供不足和营养物质缺乏而导致低氧环境；第二，缺氧部位无氧酵解与脉管系统不完备造成的乳酸堆积，促使肿瘤部位偏酸性；第三，肿瘤组织中功能性淋巴系统的缺乏和。肿瘤血管内皮细胞不完整、基底膜缺失、血管不均匀分布等造成的肿瘤血管高渗的特点导致的间质高压；第四，细胞表面某些蛋白特异性高表达、某些抗原特异性表达导致的炎症性反应；第五，血管再生等。结合肿瘤微环境的这些主要特点，设计刺激响应性纳米粒子作为药物递送载体，来达到靶向治疗的目的，提高药物的治疗效果，降低化疗药物对正常组织细胞的毒性。

综合文献报道，目前所研究的刺激响应性纳米粒子载体给药系统大致分为PH敏感型、温度敏感型、氧化还原敏感型、酶敏感型以及光敏感型、磁敏感型、电解质(离子强度)型等。其中酶敏感型纳米载体给药系统是研究最广泛的给药系统之一，其原理是在具一定选择性催化酶存在的条件下，利用生物酶独特的水解蛋白质分子酰胺键的特性，从载体材料中释放出药物。通常情况下，没有蛋白酶的存在，蛋白质的水解速率是相当缓慢的。然而，与正常细胞相比，肿瘤细胞由于控制酶活性的机制出现问题，酶的表达无法被有效的控制，就导致肿瘤细胞和正常细胞在很多酶的表达上存在显著差异。目前各个课题组所研究的酶敏感药物载体中，利用酯酶断裂酯键或者是蛋白酶断裂一些短肽是比较多的。例如基质金属蛋白酶(MMP)在肿瘤细胞中呈现特异性高表达。MMPs是一组约含有24种含锌肽链内切酶的蛋白酶家族，其主要由肿瘤组织的间质性基质分泌。一般情况下，MMPs表达程度很低，当组织再造时它们才会过度表达，能够降解细胞外基质以及其他许多蛋白质，所以能够改变肿瘤细胞组织的微环境。因此MMPs是研究抗恶性肿瘤的一个热点。此外组织蛋白酶B敏感的短肽也是近年的研究热点之一。组织蛋白酶B是存在于溶酶体内的半胱氨酸蛋白水解酶，在肺癌、胃癌、前列腺癌、乳腺癌等多种恶性肿瘤组织中一种高表达的酶，其表达高于邻近的正常组织两倍甚至3-9倍。并且它可以水解多种多肽(例如，Ala-Phe-Lys，Gly-Leu-Phe-Gly，Gly-Phe-Leu-Gly以及Ala-Leu-Ala-Leu等)，在抗肿瘤载药系统中研究最多的组织蛋白酶B可剪切的肽链是Gly-Phe-Leu-Gly (GFLG)，这个四肽作为药物和载体材料的连接物，能够被溶酶体中的组织蛋白酶B 切割断裂，使得含有Gly-Phe-Leu-Gly序列的载体能够在肿瘤部位有效地释放出抗癌药物，从而降低了在正常细胞的释放量，减小了药物的毒副作用，提高药物的治疗效果。文献报道中有一个例子是包含GFLG 的阿霉素前药与 HPMA（甲基丙烯酸羟丙酯）以GFLG作为连接链连接在一起，当其到达肿瘤细胞时，GFLG被表达过度的组织蛋白酶B水解断裂，然后释放出药物。这个经典的酶敏感型载药系统目前已经被成功研究并且进行到了临床试验阶段，相信不久后就能应用于恶性肿瘤的治疗。它进入到体内后，能够进行长循环，通过EPR效应（增强渗透和滞留效应。与正常组织相比，肿瘤细胞生长比较快，并且排布无规则，导致肿瘤组织虽然有丰富的血管分布，但是血管壁间的间隙依旧比较大，具有较差的结构完整性，再加上淋巴清除减少，进而使得大分子药物和纳米粒在肿瘤部位的滞留增加。）在肿瘤部位累积 ，并通过细胞内吞的方式进入肿瘤细胞内，GFLG这段酶敏感肽链被组织蛋白酶B 裂解后就释放出化疗药物，提高了药物的治疗效率。整个载药系统的酶敏感特性不仅能够延长了化疗药物在体内的停留时间，增加药物在肿瘤组织部位的累积量，并且因为整个载药系统在释放药物的同时还进行降解，使得降解后的片段低于了静脉注射的限制肾清除的临界分子质量(50 ku)，这样就避免了载体在体内的累积，从而能够获得较好的生物安全性。基于纳米粒子载体、组织蛋白酶B以及肿瘤微环境的特点，本研究设计合成组织蛋白酶B敏感的短肽GFLG作为载体分子的连接链，拟在为后面的研究提供一定的基础及依据。

2、研究目的：

探索如何高效地合成组织蛋白酶B敏感的短肽GFLG，尝试优化合成的条件，寻找能够使其更易规模化生产的合成方法，并为将来的科学研究打下一定的基础。

3、研究手段：

采用化学合成中的液相合成方法，此方法便于操作，具有可规模化的合成特点，有利于GFLG的合成大规模化。