作者合成了一系列含有N-连接的类肽(Peptoid)结构的大环肽化合物,其中类肽基团的引入拓宽了侧链的多样性。同时,通过理论计算和实验测定相结合的方法,在兼顾其他理化性质的同时降低分子极性。该策略成功发现了具有高CXCR7结合亲和力(Ki < 100 nM)和被动渗透性(Papp > 5 × 10⁻⁶ cm/s)的环肽-类肽杂合分子。其中,生物活性肽25(Ki = 9 nM)在大鼠实验中实现了18%的口服生物利用度,体内体外数据相一致。
生 物 机 制
趋化因子受体CXCR7是G蛋白偶联受体(GPCR)家族成员,能够以高亲和力结合配体CXCL11和CXCL12。其中,CXCL12(又称SDF-1)具有多种生理效应,包括刺激B淋巴细胞生成和骨髓髓系造血等。CXCR4作为首个被鉴定的与CXCL12结合的GPCR,因其在HIV复制周期中作为病毒进入T细胞的核心受体而备受关注。后续研究中又发现,CXCR4激活后可触发包括细胞外信号相关激酶和蛋白激酶B在内的信号通路,产生多效性生物学效应。
与CXCR4不同,CXCR7在结合CXCL12后仅通过β-arrestin进行信号转导,不激活典型的G蛋白偶联通路。然而,CXCR7的分子药理学机制复杂,已知其可通过同源二聚化或与CXCR4形成异源二聚体,进而影响受体内化过程。另外研究还表明,CXCR7可作为CXCL12的清除受体,从而调节CXCR4趋化因子轴活性。
CXCR7的表达受到严格调控,在癌症和炎症等病理过程中表达显著增强。研究表明,CXCR7在CXCL12/CXCR4介导的癌细胞跨内皮迁移过程中发挥关键作用。
近期报道显示,通过调节CXCR7可改善动脉粥样硬化并促进血管重构,其机制与脂肪组织胆固醇摄取增加有关。此外,CXCR7还被证实可作为肾上腺髓质素(一种在心血管发育中起关键作用的肽类激素)的诱饵受体。一项II期临床试验评估了CXCL12基因疗法在心力衰竭患者中的安全性和有效性,这为口服生物可利用的CXCR7配体的递送提供了新的临床依据。其可调节CXCL12的水平,从而成为一种有吸引力的治疗靶点。
已有文献和专利申请描述了针对CXCR7的小分子化合物的发现与开发。由于CXCR4和CXCR7共享相同的趋化因子配体CXCL12,且针对CXCR4的肽类衍生物已成功开发,因此可调节CXCR7活性的肽类化合物的识别也备受关注。
药 化 设 计
一)测试方法:
亲和力测试:通过测定肽类化合物从CXCR7受体过表达的人细胞膜上取代放射性标记的125I-CXCL12的能力,评估其对CXCR7的结合亲和力(以Ki值表示)
激动活性测试:通过检测肽类化合物诱导CXCR7受体过表达人细胞中β-arrestin招募的能力,评估其对CXCR7的功能激动活性(以EC50值表示)。
被动细胞渗透性与EPSA:采用低外排型Madin-Darby犬肾(MDCKII-LE)细胞系测定肽类化合物膜被动扩散的速率。为优化被动渗透性,通过超临界流体色谱法(EPSA)测定肽类化合物的极性。
二)肽的优化
文献报道的大环六肽1是一种低纳摩尔级功能活性的CXCR7调节剂。其在CXCR7 β-arrestin检测中的功能活性(EC50 = 46 nM)可以确认,但结合亲和力相对较低(Ki = 2.1 μM)。另外,由于碱性精氨酸基团存在,该化合物在MDCKII-LE检测中表现出较差的渗透性(Papp < 1×10−6cm/s)。本研究以多肽1为起点,合成了新型大环肽-类肽杂合物,旨在获得更高亲和力、更低EPSA的化合物,以提高被动渗透性,推动口服生物可利用CXCR7调节剂的开发。
亲和力优化
渗透性优化
效力和渗透性的平衡
N-Me化
体内评估
结论
该研究中,作者成功地将低亲和力、高极性且无渗透性的肽优化为具有高CXCR7结合亲和力(Ki < 100 nM)和MDCKII-LE体外被动渗透性(Papp > 5 × 10⁻⁶ cm/s)的大环肽-类肽杂合分子,从而实现了高效且具有细胞渗透性的CXCR7调节剂的研究开发。
此外,具有可测被动渗透性(Papp = 6.2 × 10⁻⁶ cm/s)的生物活性肽25(Ki = 9 nM,EC50 = 15 nM)在大鼠中表现出可接受的口服生物利用度(F = 18%)。为了进一步提高其口服吸收,下一步就是在保持其CXCR7效力和被动渗透性特性的同时,改善其代谢稳定性。
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