基因治疗小圆桌：细胞穿膜肽在肿瘤上的应用
什么是细胞穿膜肽？
细胞穿膜肽（Cell-penetrating Peptides, CPPs） 是一类能穿透细胞膜的短链多肽，可携带多种大分子物质进入细胞。CPPs 能够与各种药物分子结合并将药物递送至细胞内，因此 CPPs 又被称为“生物特洛伊木马肽”。
多肽递送质粒DNA（pDNA）、mRNA、siRNA的示意图
CPPs的分类
根据CPPs的氨基酸序列、疏水性、带电荷情况将它们分为三类：阳离子型肽、两亲性肽和疏水性肽。
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阳离子型肽
阳离子型肽指其短肽序列主要含有精氨酸、赖氨酸及组氨酸的多肽，其特点是在生理 pH 下带有较多的净正电荷，可以通过一种非受体依赖的方式进入细胞。常见的阳 离子型 CPPs 有：多聚精氨酸以及以多聚精氨酸为模板的 TAT、hLF、(RXR)4 等。
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两亲性肽
两亲性肽含有亲水结构域（极性区）和疏水结构域（非极性区），用于介导多肽通过细胞膜进入细胞，包括支多抗原肽(MAP)及它的类似物、转运素。根据肽的结构，又可将两亲性肽分为三种：一级结构的两亲性肽，二级结构的两亲性肽和富含脯氨酸的两亲性肽。两亲性肽中的疏水结构域可与细胞膜表面结合，另一端带正电的部分则可以通过静电作用与带负电的基因结合，压缩基因药物，从而起到共载基因的作用。
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疏水性肽
疏水性肽主要含有非极性氨基酸残基，所带的净电荷较低，疏水性肽是两亲性肽中的重要组成部分。目前只发现了很少疏水性肽，如 Pep-7、C105Y和一些化学修饰肽。
CPPs应用的安全性问题
穿膜肽的治疗应用需要特别重视其安全性问题，包括免疫原性以及质膜扰动引起的细胞毒性问题。
有研究针对穿膜肽对免疫系统的可能作用以及生物体中随后的免疫反应，但是没有观察到一般的免疫应答。关于细胞毒性，目前大部分细胞穿膜肽的细胞毒性较低。但是在新型穿膜肽的开发研究中，这两个安全性问题始终是评估的关键因素。
CPPs在抗肿瘤靶向治疗中的应用
用 CPPs 递送抗肿瘤药物能有效提高肿瘤细胞对药物的摄取。但 CPPs 本身没有特异性，故容易造成脱靶，使全身体细胞均可能摄取抗肿瘤药物。而肿瘤的产生和发展伴随着基因和蛋白的一系列代谢变化，导致肿瘤细胞与正常细胞有所差异；此外，由于其特有的肿瘤微环境，导致肿瘤细胞比正常细胞有周边组织的微酸环境、有过表达的受体和肿瘤组织中特有的基质金属蛋白酶(MMP)。因此，科学家们利用肿瘤的生理特征设计了一系列修饰CPPs，在到达靶部位之前掩盖其穿膜活性，避免正常组织中的非特异性摄取；到达靶部位后，在肿瘤微环境的响应下暴露CPPs，携带药物分子进入细胞，使摄取能力大大提高，最终靶向输送治疗药物至肿瘤细胞，实现抗肿瘤靶向治疗。
有研究表明将载体修饰在pH敏感的脂质体上，并在其中包载Doxorubicin ，结果发现该复合脂质体对神经胶质瘤的靶向作用和抗肿瘤效应都大大提高；也有研究报道表明刺激响应型自组装多功能聚合物PEG-ppTat-DOX能高效地靶向输送抗肿瘤药物和增强化疗药物治疗效果。
核苷酸可用于治疗各种基因性疾病，但由于核苷酸类物质的尺寸较大且带有负电荷，导致其不能有效地被细胞摄取。有报道表明以转运素10为基础的新一代来源于新转染肽PepFect和NickFect家族的CPPs可压缩核酸类药物为直径30~60 nm的纳米复合物，具有较大的治疗前景。
2022年10月10日，Fengfeng Bei 团队通过细胞穿膜肽（CPP）改进了一种新型腺相关病毒（AAV）变体——AAV.CPP.16，在临床前动物试验中表现出比以前开发的运载工具更高效的递送效率，能够突破血脑屏障的限制，可用于治疗脑肿瘤（如胶质母细胞瘤）和中枢神经系统遗传疾病。
血脑屏障渗透型AAV变种的工程研究
展望
CPPs可以穿透细胞膜并输送药物分子至靶细胞，克服了传统抗肿瘤药物在输送上的难题，研究前景良好，但是CPPs的治疗至今仍未获得美国食品药品管理局(FDA)的批准。因此，尚需要进一步的实验研究，以期CPPs在临床中得到应用，而一旦 CPPs 药物成功应用到临床上，包括肿瘤在内许多疾病的治疗也必获得突破性的进展。
参考文献：
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