11种非小细胞肺癌肿瘤靶向肽的鉴定
浏览量：379 ｜ 2025/6/4 14:43:26
肿瘤靶向配体是癌症治疗中的新兴成分。靶向治疗和分子成像的广泛应用取决于高亲和力、肿瘤特异性配体数量的增加。为此，文章在一系列定义明确的人类非小细胞肺癌（NSCLC）细胞系上对三个噬菌体展示肽库进行了生物淘选，分离出11种新型肽。这些肽在40种NSCLC细胞系中表现出不同的结合特性，并且不与正常支气管上皮细胞系结合。特定肽的结合与肿瘤基因型和某些通路的激活相关，例如EGFR信号通路，这表明这些肽可能作为替代标志物。肽的多聚化使其与细胞的结合亲和力在0.0071-40纳摩尔之间。这些肽在体内可定位肿瘤，并与患者肿瘤样本结合。这是首次针对单一癌症类型进行全面的生物淘选以分离高亲和力肽配体的研究，扩大了NSCLC靶向配体的多样性。
对40种不同的非小细胞肺癌细胞系进行了噬菌体克隆结合测定（图1A，补充表S-I）。这些克隆并非针对组织病理学类别具有特异性，表明它们识别的是病理学无法分辨的分子特征。此外，结合并非患者特异性；有10种噬菌体克隆与来自另一名患者的细胞系结合。细胞系H2073和H1993分别代表同一患者的原发肿瘤和相应转移瘤，在实验误差范围内具有相同的肽结合谱。尽管这只是单个配对样本，但它表明这些肽可能对转移瘤的检测和治疗有用。重要的是，这组11种噬菌体展示肽结合了所测试的85%的非小细胞肺癌细胞系。
针对多株癌细胞系的靶向噬菌体克隆的结合特性。
文章已扩大了非小细胞肺癌靶向配体的范围，这些配体具有便于使用的特性：高亲和力、对癌细胞与正常细胞的高度特异性、易于化学合成以及在体内能够靶向肿瘤的能力。其中五种配体作为游离肽具有功能，其亲和力可与单克隆抗体相媲美。重要的是，这些肽与癌细胞的结合特异性比正常人支气管上皮细胞系高出40至2000倍。值得注意的是，这些肽不会刺激细胞生长或影响细胞活力。因此，这些肽不会激活生长信号传导，也不太可能在体内产生毒性。
这些肽在一组细胞系上显示出不同的结合模式；超过80%的受测癌细胞系至少与1种肽结合。相比之下，临床上使用的单克隆抗体曲妥珠单抗（赫赛汀）的靶点HER-2在25%的乳腺癌中表达。肽的结合还扩展到其他癌症类型。总之，这一组肽可能覆盖临床上遇到的大部分非小细胞肺癌病例。虽然文章重点关注了其中5种肽，但其余6种也可能有用。
另外两个与非小细胞肺癌结合的肽是从其他实验室的噬菌体展示肽库中分离出来的；它们与这里鉴定出的肽在序列上没有相似性。由于它们在大规模细胞系面板上的结合谱尚未确定，它们可能具有不同的结合谱，从而补充文章的非小细胞肺癌结合配体集合。在NCI-60癌细胞系面板上进行了大规模生物淘选。库设计和选择方案与这里使用的不同。具体而言，在选择的第三轮进行了大规模测序，以确定代表广泛特异性的三肽共有序列的存在。此外，这些肽未经过亲和力、细胞特异性或摄取的测试。在鉴定出的38个三肽基序中，只有GVR基序出现在文章的肽集合中。然而，GVR位于H2009.1肽的C末端，在已知不参与细胞结合的区域。
在临床应用中使用噬菌体克隆是不可行的；肽必须在噬菌体的环境之外发挥作用。从噬菌体展示文库中获得的分离肽的亲和力较差到中等，这限制了可用于临床的肽的数量。文章通过在三赖氨酸核心上多聚化细胞靶向肽克服了这一问题。亲和力的协同增强表明这些支架利用了细胞表面的多聚体结合。肽保持了其结合特异性。尽管是在体外选择结合的，但这些肽能够在动物体内定向肿瘤，且在其他器官中的摄取量极低。因此，文章生成了亲和力和特异性与抗体相似但分子量仅为抗体十分之一的肽，结合了单克隆抗体和肽的有利特性
这些肽的特异性表明它们结合细胞表面的不同特征。潜在的细胞生物学会影响细胞受体的表达、定位、修饰和活性。一个主要的障碍将是确定每种肽的细胞受体。在最近的一项调查中，通过生物淘选法鉴定出的肽中，只有 15% 的肽的细胞受体已被确定。由于难以处理膜蛋白，尤其是低丰度受体，因此用于靶标鉴定的生化方法较为复杂。此外，肽的特异性可能并非源于总蛋白表达，而是源于受体在细胞表面的重新排列。在为亲和纯化准备膜蛋白时，这一信息可能会丢失。此外，细胞靶标可能不是蛋白质受体，而是磷脂或碳水化合物。H2009.1 的细胞受体αvβ6 是通过与该整合素配体的序列相似性确定的。对剩余 10 种肽进行 BLAST 分析未发现显著匹配。此外，RPPA 分析也未产生任何候选受体。虽然受体的识别会提供重要的生物学信息，但这些肽在不了解受体的情况下也能使用。
H1299.2、HCC15.1和HCC15.2肽的相似结合谱表明它们结合的是相同的受体或受体群，这些受体是协同调节的。令人惊讶的是，它们会结合相同的受体位点，尽管它们之间没有显著的序列相似性。有可能这些肽结合的是相同的受体，但结合位点不同。或者，这些肽可能结合的是协同调节的受体。遗憾的是，肽阻断实验无法明确区分这些情况。然而，即使它们结合的是相同的受体，体内生物分布数据也支持从不同肽库中鉴定多个配体的重要性。例如，H1299.2和HCC15.1肽的肿瘤摄取相似，但H1299.2的肝脏蓄积显著较少。
肿瘤表型或基因型的替代标志物可能具有临床应用价值。文章探讨了肽结合谱图能否据此对细胞进行分类的可能性。尽管只是初步研究，但已呈现出清晰的模式。结合H2009.1的细胞系显示出与EGFR激活及下游STAT5信号传导一致的蛋白质磷酸化模式。H2009.1结合细胞中Met蛋白表达较高，MACC-1（Met表达的关键调节因子）也是如此。Met蛋白的上调和磷酸化增加与已知的Met/EGFR信号通路相互作用一致。然而，Met磷酸化水平显著高于总Met表达水平，且EGFR、HER2和STAT5的表达在两组中相似；这些蛋白质磷酸化水平的增加代表了信号传导的增强，而不仅仅是蛋白质的过表达。值得注意的是，只有2个细胞系具有激活的EGFR突变。αvβ6是否在EGFR信号传导中发挥作用，还是仅仅作为读出信号，仍有待确定。无论如何，这表明H2009.1肽可能有助于在体外和体内检测EGFR的激活情况。
文章还发现，上皮或间质表型与肽结合谱之间存在显著的相关性。第1组细胞系几乎全是上皮细胞，它们能结合4种肽（H2009.1、H1299.2、HCC15.1和HCC15.2），而第2组细胞系主要为间质表型细胞。结合H1299.2、HCC15.1和HCC15.2这3种肽并不足以预测间质表型；这些细胞还必须是αvβ6阴性。虽然所有结合H2009.1的细胞（除H2073外）均表达αvβ6并具有上皮表型，但缺乏αvβ6表达并不意味着一定是间质表型。αvβ6在上皮间质转化（EMT）中的作用存在争议。虽然αvβ6的表达已被发现是侵袭性表型和不良患者预后的标志，但也有其他报告表明它是一种肿瘤抑制因子。事实上，文章之前曾报道过它在早期非小细胞肺癌（NSCLC）中是EMT的标志物。由于αvβ6能激活潜伏的TGF-β，它很可能具有类似的双重性。需要对肿瘤样本进行更大规模的研究，以确定肽结合谱是否具有类似的预测能力。
Pep1：H1299.1
细胞系：H1299 (LC)
单字母 H2N-VSQTMRQTAVPLLWFWTGSL-OH
多字母 H2N-Val-Ser-Gln-Thr-Met-Arg-Gln-Thr-Ala-Val-Pro-Leu-Leu-Trp-Phe-Trp-Thr-Gly-Ser-Leu-OH
氨基酸个数 20
分子式 C108H165N27O28S1
平均分子量(MW) 2321.69
Pep2：H1299.2
细胞系：H1299 (LC)
单字母 H2N-YAAWPASGAWTGTAPCSAGT-OH
多字母 H2N-Tyr-Ala-Ala-Trp-Pro-Ala-Ser-Gly-Ala-Trp-Thr-Gly-Thr-Ala-Pro-Cys-Ser-Ala-Gly-Thr-OH
氨基酸个数 20
分子式 C86H120N22O27S1
平均分子量(MW) 1926.07
Pep3：H2009.1
细胞系：H2009 (AD)
单字母 H2N-RGDLATLRQLAQEDGVVGVR-OH
多字母 H2N-Arg-Gly-Asp-Leu-Ala-Thr-Leu-Arg-Gln-Leu-Ala-Gln-Glu-Asp-Gly-Val-Val-Gly-Val-Arg-OH
氨基酸个数 20
分子式 C90H157N31O30
平均分子量(MW) 2153.4
Pep4：H460.1
细胞系：H460 (LC)
单字母 H2N-EAMNSAEQSAAVVQWEKRRI-OH
多字母 H2N-Glu-Ala-Met-Asn-Ser-Ala-Glu-Gln-Ser-Ala-Ala-Val-Val-Gln-Trp-Glu-Lys-Arg-Arg-Ile-OH
氨基酸个数 20
分子式 C97H159N31O32S1
平均分子量(MW) 2303.55
Pep5：HCC15.1
细胞系：HCC15 (SQ)
单字母 H2N-ATEPRKQYATPRVFWTDAPG-OH
多字母 H2N-Ala-Thr-Glu-Pro-Arg-Lys-Gln-Tyr-Ala-Thr-Pro-Arg-Val-Phe-Trp-Thr-Asp-Ala-Pro-Gly-OH
氨基酸个数 20
分子式 C104H155N29O30
平均分子量(MW) 2291.52
Pep6：HCC15.2
细胞系：HCC15 (SQ)
单字母 H2N-FHAVPQSFYTAP-OH
多字母 H2N-Phe-His-Ala-Val-Pro-Gln-Ser-Phe-Tyr-Thr-Ala-Pro-OH
氨基酸个数 12
分子式 C66H89N15O17
平均分子量(MW) 1364.5
Pep7：A549.1
细胞系：A549 (AD)
单字母 H2N-MTVCNASQRQAHAQATAVSL-OH
多字母 H2N-Met-Thr-Val-Cys-Asn-Ala-Ser-Gln-Arg-Gln-Ala-His-Ala-Gln-Ala-Thr-Ala-Val-Ser-Leu-OH
氨基酸个数 20
分子式 C84H143N29O29S2
平均分子量(MW) 2087.34
Pep8：HCC95.1
细胞系：HCC95 (SQ)
单字母 H2N-MRGQTGKLPTEHFTDTGVAF-OH
多字母 H2N-Met-Arg-Gly-Gln-Thr-Gly-Lys-Leu-Pro-Thr-Glu-His-Phe-Thr-Asp-Thr-Gly-Val-Ala-Phe-OH
氨基酸个数 20
分子式 C96H149N27O30S1
平均分子量(MW) 2193.44
Pep9：H1155.1
细胞系：H1155 (LC)
单字母 H2N-MTGKAAAPHQEDRHANGLEQ-OH
多字母 H2N-Met-Thr-Gly-Lys-Ala-Ala-Ala-Pro-His-Gln-Glu-Asp-Arg-His-Ala-Asn-Gly-Leu-Glu-Gln-OH
氨基酸个数 20
分子式 C88H141N31O31S1
平均分子量(MW) 2161.32
Pep10：H1155.2
细胞系：H1155 (LC)
单字母 H2N-MEKLPLSKTGRTVSEGVSPP-OH
多字母 H2N-Met-Glu-Lys-Leu-Pro-Leu-Ser-Lys-Thr-Gly-Arg-Thr-Val-Ser-Glu-Gly-Val-Ser-Pro-Pro-OH
氨基酸个数 20
分子式 C91H157N25O30S1
平均分子量(MW) 2113.43
Pep11：H661.1
细胞系：H661 (LC)
字母 H2N-TNSCRGDWLCDAVPEKARV-OH
多字母 H2N-Thr-Asn-Ser-Cys-Arg-Gly-Asp-Trp-Leu-Cys-Asp-Ala-Val-Pro-Glu-Lys-Ala-Arg-Val-OH
氨基酸个数 19
分子式 C88H142N28O29S2
平均分子量(MW) 2120.37
参考文献：Sci Rep 4, 4480 (2014). https://doi.org/10.1038/srep04480
