前沿应用 | 药物递送新思路 - 类病毒感染糖肽组装体

受病毒特性的启发，研究人员在本项研究中介绍了一种糖基化肽在活细胞中的级联靶向-水解-转化（THT）组装，整体上类似于病毒感染，借助微量热泳动（MST）技术直接在溶液中得以验证，可实现高效的货物递送和联合肿瘤治疗。同时，设计了一种通过将β-半乳糖-丝氨酸残基整合到两亲性序列中的糖基化肽。将该糖基化肽与含有伊立替康（IRI）或配体TSFAEYWNLLSP（PMI）的两个对应物共同组装，形成糖基化共组装体SgVEIP，它通过β-半乳糖-凝集素-1的结合靶向癌细胞，并在半乳糖苷酶诱导下发生形态转化。

在共组装体中，谷胱甘肽（GSH）还原引发IRI的释放，而PMI部分通过与泛素蛋白连接酶（MDM2）结合释放p53并促进细胞死亡。细胞实验表明，SgVEIP通过膜靶向、内吞/溶酶体介导的内化以及在细胞质中原位形成纳米纤维。该级联THT过程能够将IRI和PMI高效递送至分泌Gal-1和过表达β-半乳糖苷酶的癌细胞中。体内研究表明，糖基化共组装体在肿瘤中的累积和滞留增强，从而抑制肿瘤生长。该种模仿病毒感染的原位组装策略，为未来的药物递送和癌症治疗提供了一条新途径。

DOI: 10.1002/anie.202404703IF: 16.1 Q1

2024年4月，南开大学化学学院余志林课题组在《德国应用化学》（IF: 16.1）上发表了题为“Assenbly of Glycopetides in Living Cells Resembling Viral Infection for Cargo Delivery”的文章。研究人员提出了一种基于半乳糖基化的丝氨酸的糖基化组装体SgVEIP,该组装体含有化疗药物伊利替康(IRI)和配体TSFAEYWNLLSP(PMI), 从而实现病毒感染全链条模拟的高效原位组装, 进而提高药物递送效率。

图1.糖肽级联靶向-水解-转化（THT）组装策略设计思路

由于微量热泳动（MST）技术是一种直接在溶液条件下进行检测的互作亲和力的手段，无需对样品进行固定，不会对样品的结构和功能造成不利的影响，因此科研人员选择使用MST技术进行深入的了解肽组装体的细胞毒性机制，探究SgVE肽与Gal-1蛋白之间的结合，进而确认β-半乳糖单体与受体Gal-1的结合。MST研究测定SgVE与Gal-1之间的结合常数为5.39 μM (图1)，这表明β-半乳糖单体与受体Gal-1可以结合，因此使这些肽能够靶向癌细胞。图1为 MST检测SgVE肽与Gal-1蛋白之间结合常数。

此外，本文进一步研究了含PMI的共组装体与MDM2蛋白酶的结合亲和力，以阐明肽组装对细胞毒性的影响（图2和图3A/B）。原则上，增强PMI部分与MDM2的结合亲和力有助于释放野生型p53，从而促进细胞死亡。

图2. MST检测MDM2蛋白酶与SgVEIP、SVEIP或经β-半乳糖苷酶处理的SgVEIP之间结合常数

图3. (A) MST检测SgVEP与MDM2蛋白酶之间结合常数 (B) MST检测SVEP与MDM2蛋白酶之间结合常数

MST结果显示，天然肽组装体SVEIP的结合常数是SgVEIP的三倍。这表明结合亲和力与肽组装之间的密切关系，以及有序组装后蛋白结合亲和力的提高。有序组装提高蛋白亲和力的原因，可能是由于肽配体的高分布密度以及配体在有序组装表面展示时，屏蔽效应减弱，使配体的可接近性提高。

此外，科研人员还估算了β-半乳糖苷酶处理后的SgVEIP与MDM2蛋白酶的结合亲和力，以研究酶水解β-半乳糖后的原位形成共组装体捕获MDM2的能力。MST结果显示，酶处理后的SgVEIP与MDM2的结合常数相比于SVEP略有下降，表明酶诱导SVEP的有效形成以及PMI配体在原位形成结构中的暴露。

通过微量热泳动（MST）技术，验证了SgVE、SgVEIP、SgVEP多肽与不同蛋白之间的结合，发挥了极其重要的作用。正是由于Monolith系列分子互作平台不依赖于分子量的改变，使得目标蛋白融合GFP后无须进行荧光染料的标记、蛋白用量少、可在溶液中表征蛋白与不同配体之间的亲和力，有利于蛋白的结构平衡。

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