整合素αvβ3結(jié)構(gòu)與激活及其腫瘤靶向藥物的研究進(jìn)展

戴明權(quán)， 金海曉， 嚴(yán)小軍

(寧波大學(xué) 應(yīng)用海洋生物技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 寧波 315211)

整合素蛋白(integrin)是一類(lèi)細(xì)胞黏附受體家族蛋白，是由α和β兩個(gè)亞基通過(guò)非共價(jià)鍵結(jié)合而成的異二聚體跨膜糖蛋白[1]。整合素能夠通過(guò)構(gòu)象變化來(lái)實(shí)現(xiàn)跨膜雙向傳導(dǎo)信號(hào)，并且主要介導(dǎo)細(xì)胞與細(xì)胞、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)的黏附[1]。

與其他整合素類(lèi)似，整合素αvβ3結(jié)構(gòu)龐大，它含有αv亞基以及β3亞基，每個(gè)亞基中含有數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)域。并且整合素αvβ3激活過(guò)程中會(huì)涉及結(jié)構(gòu)域的構(gòu)象變化以及一些結(jié)構(gòu)域之間的相互作用。此外，整合素αvβ3還是一個(gè)癌癥治療及腫瘤顯像的靶點(diǎn)[2]。有報(bào)道稱(chēng)，整合素αvβ3過(guò)量表達(dá)極大地驅(qū)動(dòng)腫瘤生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移[3]。幸運(yùn)的是，相應(yīng)的整合素αvβ3抑制劑也在積極研究當(dāng)中[4]。本文將從整合素αvβ3與癌癥、結(jié)構(gòu)與激活以及整合素αvβ3腫瘤靶向藥物這幾方面進(jìn)行綜述。

1 整合素αvβ3與癌癥

整合素αvβ3與多種癌癥有關(guān)[3]。在癌癥形成過(guò)程中，癌細(xì)胞與胞外介質(zhì)作用的調(diào)控、癌細(xì)胞與周?chē)?xì)胞的黏附能力都對(duì)其生長(zhǎng)及轉(zhuǎn)移的作用非常顯著[3]。在整合素αvβ3協(xié)助癌細(xì)胞的生存方面，有報(bào)道稱(chēng)整合素αvβ3在正常血管中以最低量存在并且保持靜止，但是在人癌癥新生血管中卻顯著上調(diào)[5]。因此，整合素αvβ3能夠通過(guò)促進(jìn)癌癥中新生血管生成來(lái)協(xié)助癌細(xì)胞獲取營(yíng)養(yǎng)，以此來(lái)協(xié)助其生存。在整合素αvβ3對(duì)癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移方面，有研究表明整合素αvβ3在黑素瘤中的表達(dá)與黑素瘤的轉(zhuǎn)移相關(guān)[6]。此外，整合素αvβ3在骨組織中能與調(diào)骨素以及骨唾液酸糖蛋白作用來(lái)促進(jìn)癌細(xì)胞遷移[7]。

2 整合素αvβ3的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與激活過(guò)程

2.1 整合素αvβ3的結(jié)構(gòu)

整合素αvβ3包含兩個(gè)非共價(jià)結(jié)合的I型跨膜糖蛋白αv亞基和β3亞基。αv亞基的胞外域中含有3個(gè)結(jié)構(gòu)：頭部結(jié)構(gòu)(β-propeller結(jié)構(gòu)域)、大腿結(jié)構(gòu)(Thigh結(jié)構(gòu)域)以及小腿結(jié)構(gòu)(calf-1及calf-2)，見(jiàn)圖1-C。β3亞基的胞外域中，βΙ結(jié)構(gòu)域構(gòu)成頭部結(jié)構(gòu)，PSI(plexin/semaphorin/integrin)結(jié)構(gòu)域和hybrid結(jié)構(gòu)域構(gòu)成大腿結(jié)構(gòu)，EGF (epidermal growth factor)1～4結(jié)構(gòu)域與βTail結(jié)構(gòu)域構(gòu)成了小腿結(jié)構(gòu)[8](圖1)。

其中，β-propeller與βΙ組成了αvβ3配體結(jié)合口袋。βI結(jié)構(gòu)域(圖2)內(nèi)部含有6個(gè)β折疊組成的β折疊片，它的外周有8個(gè)螺旋[9]。βI結(jié)構(gòu)域包含兩條長(zhǎng)環(huán)區(qū)，其中一條在底物特異性識(shí)別中很重要，稱(chēng)為特異性識(shí)別環(huán)區(qū)(specificity-determining loop，SDL)。

圖1 整合素αvβ3三個(gè)基本構(gòu)象Fig 1 Three basic conformational states of integrin αvβ3

A：靜止?fàn)顟B(tài)；b：部分親和狀態(tài)；c：激活高親和態(tài)

2.2 結(jié)合口袋中關(guān)鍵金屬離子位點(diǎn)

βI結(jié)構(gòu)域中存在3個(gè)金屬離子結(jié)合位點(diǎn)[9]：金屬離子依賴(lài)性結(jié)合位點(diǎn)(Metal ion dependent adhesion site，MIDAS)、臨近金屬離子依賴(lài)性結(jié)合位點(diǎn)(adjacent MIDAS，ADMIDAS)和配體相關(guān)金屬結(jié)合位點(diǎn)(ligand-associated metal binding site，LIMBS)，見(jiàn)圖2。這3個(gè)位點(diǎn)能夠結(jié)合Mn2+、Mg2+以及Ca2+[10]。ADMIDAS離βI結(jié)構(gòu)域中激活相關(guān)螺旋(α1螺旋、α7螺旋)最近，MIDAS次之，而LIMBS則離這兩個(gè)螺旋最遠(yuǎn)[10]。

這3個(gè)金屬離子結(jié)合位點(diǎn)的特點(diǎn)以及作用各不相同。1)MIDAS。通常而言，整合素的MIDAS中含有保守序列Asp-X-Ser-X-Ser，例如在整合素αvβ3的MIDAS中就包含了Asp119、Ser121、Ser123、Glu220以及Asp251的側(cè)鏈，這些殘基對(duì)于金屬離子的配位非常關(guān)鍵[8]。有研究表明，通過(guò)對(duì)殘基突變將MIDAS中的金屬離子除去后，配體就無(wú)法結(jié)合到整合素上[11-13]，因此MIDAS對(duì)配位結(jié)合是十分關(guān)鍵的。2)ADMIDAS。ADMIDAS是針對(duì)通過(guò)高濃度Ca2+抑制整合素激活負(fù)調(diào)節(jié)位點(diǎn)，并且Mn2+與Ca2+競(jìng)爭(zhēng)這個(gè)位點(diǎn)來(lái)激活整合素[8,12-13]。在整合素αvβ3非結(jié)合低親和態(tài)時(shí)，ADMIDAS中的金屬離子會(huì)與α7螺旋上是Met335的主鏈羧基氧進(jìn)行配位以此來(lái)穩(wěn)定整合素的關(guān)閉構(gòu)象[14]。但是當(dāng)整合素αvβ3處于結(jié)合配體高親和態(tài)的時(shí)候，ADMIDAS處的金屬離子與Met335的主鏈羧基氧之間的配位鍵會(huì)被打破，α7螺旋會(huì)向下進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(圖3-a、b)。此外，α1螺旋會(huì)朝里面運(yùn)動(dòng)。這兩個(gè)重要螺旋的運(yùn)動(dòng)就會(huì)使得整合素αvβ3達(dá)到高親和狀態(tài)(圖3-b)。有實(shí)驗(yàn)表明[13,15-16]，將ADMIDAS中的金屬離子除去后，整合素會(huì)被誘導(dǎo)激活。3)LIMBS。LIMBS是一個(gè)配體結(jié)合的正向調(diào)節(jié)位點(diǎn)。有研究表明將LIMBS中的配位殘基突變后會(huì)抑制配體結(jié)合[17]，因此LIMBS也是整合素激活所必須。此外，有報(bào)道稱(chēng)LIMBS中的金屬離子會(huì)與特異性確定環(huán)區(qū)(specificity-determining loop, SDL，β3亞基中159～191號(hào)殘基)中保守的芳香族殘基形成一個(gè)離子-π作用[18]，這個(gè)作用不僅幫助LIMBS中的金屬離子穩(wěn)定配位，還幫助SDL維持正確的構(gòu)象。

最近，金屬離子與αvβ3激活狀態(tài)以及αvβ3靶向放射性示蹤劑三者之間也有相關(guān)研究進(jìn)展[19]。Andriu等的研究結(jié)果顯示[19]，用Mn2+將整合素αvβ3激活后，放射性示蹤劑結(jié)合率上升。此外，當(dāng)抑制基本的信號(hào)傳導(dǎo)后，整合素αvβ3的活性降低。相應(yīng)地，放射性示蹤劑的結(jié)合下降。此外，當(dāng)有Mn2+存在時(shí)，即使細(xì)胞表面αvβ3表達(dá)并沒(méi)有顯著提高，放射性示蹤劑在PC3及U87MG細(xì)胞系上的結(jié)合也會(huì)顯著提高。相比之下，Mg2+并不會(huì)提高放射性示蹤劑等結(jié)合到細(xì)胞上，而Ca2+反而會(huì)降低放射性示蹤劑的結(jié)合。

2.3 整合素αvβ3的激活過(guò)程

整合素αvβ3存在3類(lèi)基本構(gòu)象：即彎折構(gòu)象(圖1-a)、中等親和性構(gòu)象(圖1-b)以及高親和性構(gòu)象(圖1-c)[8,20]。αvβ3激活時(shí)，會(huì)逐漸從彎折構(gòu)象轉(zhuǎn)變到中等親和性構(gòu)象，最后達(dá)到高親和性構(gòu)象。其中包含兩個(gè)步驟，即inside-out過(guò)程及outside-in過(guò)程。

首先，細(xì)胞內(nèi)部信號(hào)變化使得胞內(nèi)尾巴分離，跨膜域則隨之分開(kāi)，αvβ3胞外域底部分開(kāi)。之后，αvβ3亞基大腿結(jié)構(gòu)和頭部結(jié)構(gòu)向上延伸，達(dá)到低親和態(tài)，此過(guò)程為inside-out[21]。

圖2 βI結(jié)構(gòu)域結(jié)構(gòu)

接下來(lái)則是outside-in過(guò)程[22]。配體與整合素αvβ3結(jié)合后，βΙ結(jié)構(gòu)域中βF-α7環(huán)區(qū)向下運(yùn)動(dòng)，α7螺旋向下移動(dòng)隨后向外擺開(kāi)(圖3-b)。同時(shí)βΙ上的α1螺旋向上運(yùn)動(dòng)，有利于其底部的hybrid結(jié)構(gòu)域外擺(圖3-b)[11]。此外，金屬離子配位也會(huì)發(fā)生變化，如圖3-a顯示(PDB ID:1L5G, 1JV2)，當(dāng)αvβ3結(jié)合配體后，由于βA-α1環(huán)區(qū)帶著ADMIDAS的配位殘基朝配體方向移動(dòng)，且Mn2+對(duì)羰基配位傾向低，因此βF-α7環(huán)區(qū)上Met335主鏈羧基氧與ADMIDAS上Mn2+的配位鍵斷裂。所以，βF-α7環(huán)區(qū)與α7螺旋一起向下移動(dòng)[13]。α7螺旋向下移動(dòng)后，它末端兩個(gè)殘基從螺旋中打開(kāi)。于是，α7和βC之間的連接區(qū)域得到延伸(圖3-c)，使α7和βC之間的角度變大，并使hybrid外擺。由于PSI結(jié)構(gòu)域和hybrid連接緊密，PSI隨著hybrid一起朝外擺開(kāi)后，緊靠PSI的“膝蓋”也向外移動(dòng)。這一過(guò)程擴(kuò)大并且傳導(dǎo)了βI結(jié)構(gòu)域的變構(gòu)效應(yīng)到β亞基大小腿之間的“膝蓋”上，讓?duì)力聝蓙喕摹跋ドw”之間分開(kāi)一定距離 (圖1-b、c)，最終使整合素αvβ3達(dá)到完全激活狀態(tài)。

3 整合素αvβ3靶向藥物

3.1 腫瘤顯像藥物

對(duì)腫瘤顯像藥物的具體描述見(jiàn)表1。

3.1.1 單功能腫瘤顯像藥物

1)68Ga-BBN-RGD。蛙皮素是一種哺乳動(dòng)物胃泌素釋放肽(GRP)的兩棲動(dòng)物同源物[23]，能夠靶向結(jié)合前列腺癌診斷標(biāo)志物胃泌素釋放肽受體(GRPR)。而蛙皮素-RGD異二聚肽(BBN-RGD)則由蛙皮素部分序列(7～14號(hào)氨基酸，序列：Gln-Trp-Ala-Val-Gly-His-Leu-Met-NH2)與整合素αvβ3靶向結(jié)合的c(RGDyK)通過(guò)谷氨酸接頭連接獲得。因此，BBN-RGD能夠同時(shí)靶向結(jié)合αvβ3以及GRPR。Zhang等將BBN-RGD標(biāo)記上68Ga后，通過(guò)68Ga-BBN-RGD與68Ga-BBN對(duì)比研究來(lái)評(píng)估68Ga-BBN-RGD的安全性及其對(duì)前列腺癌病人的臨床診斷價(jià)值[24]。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)受試病人的平均注射劑量為(107.3±14.8) MBq時(shí)，經(jīng)兩周的追蹤調(diào)查后并未發(fā)現(xiàn)副作用。每個(gè)病人在注射了129.5 MBq (3.5 mCi)的藥物后所受到的輻射劑量(2.90 mSv)遠(yuǎn)低于FDA限定量。此外，在組織活檢結(jié)果顯示，68Ga-BBN-RGD PET/CT檢測(cè)出3/4的病人所患腫瘤，14處轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)以及20處骨病變。相比之下，68Ga-BBN PET/CT顯像只檢測(cè)出了2/4的病人所患腫瘤，5處轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)以及12處骨病變，并且68Ga-BBN-RGD PET/CT顯像所檢測(cè)出的每一項(xiàng)的最大標(biāo)準(zhǔn)吸收值(SUVmax)均高于68Ga-BBN PET/CT顯像的SUVmax。因此，新型整合素αvβ3及GRPR雙靶向PET放射性示蹤劑68Ga-BBN-RGD能夠安全并高效地對(duì)前列腺癌進(jìn)行診斷及分期。

圖3配體結(jié)合前后金屬離子配位變化(a)；整合素激活過(guò)程βI及Hybrid構(gòu)象變化(b)；整合素激活過(guò)程中βI的α7螺旋的變化(c)

Fig 3 Metal ion coordination difference after ligand binding(a). The conformational changes in βI domain and hybrid domain during the integrin activation(b). The changes of α7 helix in βI domain during the integrin activation(c)

2)18F-Alfatide。18F-Alfatide(18F-AlF-NOTA-PRGD)是一種利用氟鋁絡(luò)合物進(jìn)行標(biāo)記的PRGD2肽[25]，具有良好的整合素αvβ3靶向結(jié)合性質(zhì)。Zhou等運(yùn)用18F-Alfatide對(duì)非小細(xì)胞肺癌(NSCLC)病人的淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移進(jìn)行術(shù)前顯像檢測(cè)，且在術(shù)后對(duì)淋巴結(jié)切開(kāi)進(jìn)行評(píng)估[26]。結(jié)果顯示，192個(gè)淋巴結(jié)中有20個(gè)為惡性，并且所有惡性淋巴結(jié)均在18F-Alfatide PET/CT中顯像，其靈敏性為100%，特異性為94.9%，精度為95.4%。此外，在藥物吸收方面，惡性淋巴結(jié)中對(duì)18F-Alfatide的最大標(biāo)準(zhǔn)吸收值、平均吸收值以及平均吸收率均顯著高于良性淋巴結(jié)。因此，18F-Alfatide對(duì)NSCLC病人轉(zhuǎn)移性淋巴結(jié)的診斷非常有意義。

3.1.2 多功能腫瘤顯像藥物

1)131I-RGD-BSA-PCL。131I標(biāo)記的RGD-牛血清白蛋白-聚己內(nèi)酯(131I-RGD-BSA-PCL)可以作為靶向結(jié)合整合素αvβ3的放射性腫瘤顯像劑且是一個(gè)潛在腫瘤治療藥。Ming等用小鼠肺癌模型來(lái)探究131I標(biāo)記的RGD-牛血清白蛋白-聚己內(nèi)酯(131I-RGD-BSA-PCL)在生物體內(nèi)輻射的效應(yīng)及效果[27]。結(jié)果顯示，RGD-BSA-PCL或BSA-PCL與細(xì)胞孵育1 h后就能觀察到熒光，8 h后螢光信號(hào)仍然存在。131I標(biāo)記的BSA-PCL (131I-BSA-PCL)在24 h及72 h的腫瘤吸收平均數(shù)均顯著高于其他器官。131I-RGD-BSA-PCL 在24 h及72 h的腫瘤吸收率顯著高于沒(méi)有結(jié)合RGD的131I-BSA-PCL。有意思的是，用131I-RGD-BSA-PCL處理的小鼠體重下降為3.5%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于攝入食鹽水組(21.5%)。此外，用131I-BSA-PCL以及131I-RGD-BSA-PCL處理的小鼠生存時(shí)間中位數(shù)分別為延長(zhǎng)了23 d及27 d。

2)cRGD-IR-780 SLNs。IR-780是一種優(yōu)良的治療診斷近紅外染料。由于IR-780熒光顯像靈敏度高、熒光強(qiáng)度高并且穩(wěn)定性強(qiáng)，因此它能夠用于近紅外熒光顯像及光熱治療[28]。Ye等將固體脂質(zhì)納米粒子(SNLs)與靶向結(jié)合αvβ3的c(RGDyK)結(jié)合制成一個(gè)高效的運(yùn)載體，來(lái)提高IR-780向腫瘤的靶向運(yùn)輸量，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證[29]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，多功能的cRGD-IR-780 SLNs具有理想的分散性、良好的穩(wěn)定性，并且它能高效靶向結(jié)合過(guò)量表達(dá)的αvβ3。此外，體外實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示U87MG細(xì)胞或者U87MG移植瘤可以在激光照射下，通過(guò)cRGD-IR-780 SLNs來(lái)根除。因此，cRGD-IR-780 SLNs除了可以成為一種非放射性腫瘤顯像劑之外，還有可能成為一種NIR引導(dǎo)的靶向光熱治療藥。

表1 腫瘤顯像藥物

3)Er-R3。Zhou等合成了多個(gè)稀土元素卟啉光動(dòng)力治療(PDT)藥，并在膀胱癌中對(duì)其進(jìn)行腫瘤顯像及光動(dòng)力治療實(shí)驗(yàn)[30]。結(jié)果顯示，雙功能鉺卟啉腫瘤顯像及PDT藥物(Er-R3)能特異性靶向結(jié)合過(guò)量表達(dá)的αvβ3，以此來(lái)對(duì)膀胱癌細(xì)胞產(chǎn)生高度選擇性，并能通過(guò)卟啉基團(tuán)產(chǎn)生1O2來(lái)殺死腫瘤細(xì)胞，同時(shí)還有很強(qiáng)的近紅外發(fā)射來(lái)進(jìn)行熒光顯像。

3.2 靶向運(yùn)輸治療藥

對(duì)靶向運(yùn)輸治療藥的具體描述見(jiàn)表2。

3.2.1 放射性靶向運(yùn)輸治療藥

1)225Ac-IA-TLs。Sattiraju等將錒-225標(biāo)記在整合素αvβ3特異性脂質(zhì)體(IA-TLs)最終獲得放射性標(biāo)記的靶向結(jié)合脂質(zhì)體225Ac-IA-TLs，擬通過(guò)放射性核素來(lái)提高血腦屏障(BBB)以及血瘤屏(BTB)的滲透性[31]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，225Ac-IA-TLs顯著提高了患膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠BBB及BTB的滲透性。此外，腫瘤處有典型的α粒子誘導(dǎo)的DNA雙鏈斷裂，但是在遠(yuǎn)離腫瘤的正常腦組織中并未出現(xiàn)顯著的損傷。225Ac-IA-TLs不僅能夠提高BBB及BTB的滲透性，還能作為放療藥直接抗癌。

表2 靶向運(yùn)輸治療藥物

2)67Cu-cyclam-RAFT-c(-RGDfK-)4。Copper-67 (67Cu)是一種有前景的內(nèi)放療藥。Jin等用67Cu來(lái)標(biāo)記αvβ3靶向結(jié)合的RGD環(huán)肽結(jié)合物cyclam-RAFT-c(-RGDfK-)4，獲得67Cu-cyclam-RAFT-c(-RGDfK-)4后，對(duì)其進(jìn)行動(dòng)物實(shí)驗(yàn)[32]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，67Cu-cyclam-RAFT-c(-RGDfK-)4在體內(nèi)外血漿穩(wěn)定性均非常良好，并且將67Cu-cyclam-RAFT-c(-RGDfK-)4靜脈注射到患膠質(zhì)母細(xì)胞瘤小鼠中，發(fā)現(xiàn)其顯著延緩腫瘤生長(zhǎng)。同時(shí)，治療的小鼠也未出現(xiàn)顯著毒性。

3.2.2 非放射性靶向運(yùn)輸治療藥

1)RGD-IFN-α2a-core。干擾素(IFN)能夠控制免疫應(yīng)答以及抗腫瘤活性。Wen等將兩個(gè)INF-α2a-core與靶向結(jié)合整合素αvβ3的RGD(Arg-Gly-Asp)進(jìn)行了重組表達(dá)。獲得兩個(gè)RGD-IFN-α2a-core融合蛋白后，對(duì)它們進(jìn)行體外抗腫瘤活性評(píng)價(jià)[33]。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，這兩個(gè)RGD-IFN-α2a-core融合蛋白能特異性地結(jié)合到腫瘤細(xì)胞表面，且不會(huì)結(jié)合到普通細(xì)胞上。這兩個(gè)融合蛋白治療腫瘤細(xì)胞后，極大地降低了細(xì)胞活性，并且誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。此外，兩個(gè)蛋白都能在mRNA水平上提高CASP3表達(dá)。

2)cRGD-SCM/DOX。Shen等用c(RGDfC)修飾的聚乳酸立體復(fù)合膠束(cRGD-SCM)裝載抗腫瘤藥物阿霉素(DOX)，并對(duì)其展開(kāi)研究[34]。研究結(jié)果表明，裝載阿霉素的cRGD-SCM(cRGD-SCM/DOX)相較于DOX單體以及不含cRGD的SCM/DOX而言，具有更低的副作用。此外，緩釋型cRGD-SCM/DOX提高循環(huán)時(shí)間，提高腫瘤對(duì)藥物的累積進(jìn)而提高抑制效果。

3)ALOS4-CPT。ALOS-4是新發(fā)短鏈(9個(gè)氨基酸)非RGD二硫鍵連接環(huán)肽[H-cycl(Cys-Ser-Ser-Ala-Gly-Ser-Leu-Phe-Cys)-OH]，它能夠結(jié)合整合素αvβ3[35]。對(duì)接分析發(fā)現(xiàn)，ALOS-4在整合素αvβ3上的潛在位點(diǎn)并非在RGD結(jié)合位點(diǎn)[36]。此外，Redko等將ALOS-4與拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑喜樹(shù)堿(ALOS4-CPT)聯(lián)用后提高了CPT對(duì)人轉(zhuǎn)移性黑色素瘤細(xì)胞的毒性，并且顯著地降低了對(duì)正常細(xì)胞的毒性[36]。此外，將ALOS-4與CPT結(jié)合后提高了CPT在生理pH值下的穩(wěn)定性[36]。因此，ALOS-4是一種特異性非RGD環(huán)肽，能夠?qū)⑵渥鳛樗幬镞\(yùn)輸載體，幫助提高現(xiàn)有的惡性黑色素瘤治療藥效率并降低毒性。

4)c(AmpRGD)-sunitinib二聚結(jié)合物。Sartori等將抗整合素αvβ3擬肽(c(AmpRGD))與臨床證明的抗血管生成激酶抑制劑sunitinib合成出3種新型的二聚合物，并進(jìn)行了進(jìn)一步研究[37]。研究結(jié)果所示，3種的雙結(jié)合物的結(jié)合靶點(diǎn)仍為αvβ3并且激酶抑制活性幾乎保持不變。在體外實(shí)驗(yàn)中，3個(gè)化合物均展現(xiàn)出良好的抗血管形成的活性。此外，二聚RGD結(jié)合物3在體外實(shí)驗(yàn)中對(duì)血管形成抑制效果突出。

5)RIP。Roy 等將Saporin突變體(157位上Cys替代了Ala)，整合素αvβ3/αvβ5小分子抑制劑(SMI)以及一個(gè)強(qiáng)效細(xì)胞毒素auristatin F (AF)連接在一起獲得了核糖體失活蛋白(RIP)[38]。經(jīng)試驗(yàn)證明，這個(gè)結(jié)合物能夠靶向抑制表達(dá)整合素腫瘤細(xì)胞的增殖，非常高效并且選擇性高[38]。

6)cRGD-Lipo-PEG/Apatinib。阿帕替尼(Apatinib)是一種口服酪氨酸激酶抑制劑。它能夠靶向結(jié)合在表皮生長(zhǎng)因子受體2，是多種腫瘤潛在的治療藥。Song等用精氨酸-谷氨酸-天冬氨酸環(huán)肽(cRGD)以及聚乙二醇(PEG)構(gòu)建了一個(gè)經(jīng)修飾的脂質(zhì)體(cRGD-Lipo-PEG)，將其作為靶向運(yùn)輸系統(tǒng)來(lái)將apatinib運(yùn)輸?shù)饺私Y(jié)腸癌細(xì)胞株HCT116[39]。研究結(jié)果所示，相較于用未結(jié)合cRGD的apatinib，結(jié)合cRGD的cRGD-Lipo-PEG A/patinib具有更好靶向結(jié)合腫瘤的能力、更好的腫瘤抑制活性以及更少的毒性。

3.3 直接抗腫瘤藥

對(duì)直接抗腫瘤藥的具體描述見(jiàn)表3。

1)Cilengitide。Cilengitide是一個(gè)含RGD的整合素αvβ3環(huán)肽抑制劑，其由RGD以及一個(gè)Phe和Val組成，而Phe和Val之間的肽鍵經(jīng)過(guò)N甲基化修飾，其結(jié)構(gòu)為c(RGDf(NMe)V)[40]。Cilengitide臨床前研究顯示，能夠抑制新生血管形成并且誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡[41]。而最近研究進(jìn)展，主要集中在clingitide與其他藥物聯(lián)用上。Haddad等聯(lián)合cilengtide以及紫杉醇對(duì)晚期腫瘤病人的效果進(jìn)行研究[42]。結(jié)果顯示，cilengitide與紫杉醇聯(lián)用有很好的耐受性，并且觀察到了抗腫瘤活性。此外，Wichmann等將cilengitide與cetuximab聯(lián)用，來(lái)研究對(duì)頭頸鱗狀細(xì)胞癌的治療情況[41]。研究結(jié)果所示，雖然兩種藥物聯(lián)用的效果高于只用一種藥物的情形，但是兩種藥物之間并沒(méi)有產(chǎn)生極大的協(xié)同作用。

2)含β內(nèi)酰胺的縮酯環(huán)肽。Zabala-Uncilla等將cilengitide上的Phe-(Me)Val二肽換成β內(nèi)酰胺環(huán)后，新產(chǎn)物具有比原先環(huán)肽更高的抑制效果[43]。此外，將新產(chǎn)物的β內(nèi)酰胺-NH-Asp接頭替換成β內(nèi)酰胺-O-Asp酯接頭后，二次獲得的縮酯環(huán)肽具有更高的活性[43]。

3)NDAT。Tetraiodothyroacetic(tetrac)是一種甲狀腺素衍生物，它能夠阻斷左旋甲狀腺素(T4)在αvβ3的作用，并且具有抗癌以及抗血管生成活性[44]。Sudha等將tetrac通過(guò)一個(gè)接頭共價(jià)鏈接到納米粒子上后，獲得了納米tetrac(Nanotetrac，NDAT)。這種納米粒子能夠增加tetrac的效力并且增強(qiáng)了抗癌活性[44]。實(shí)驗(yàn)研究表明[44]，在人多形性膠質(zhì)母細(xì)胞移植瘤研究中，NDAT給藥10 d后(1 mg/kg),免疫缺損小鼠的移植瘤重量下降了50%。此外，經(jīng)過(guò)tetrac治療10 d后，腫瘤內(nèi)血管分布下降了95%，并且80%的腫瘤細(xì)胞在血供應(yīng)阻斷后壞死。

4)YSNSG肽。YSNSG肽是一種靶向結(jié)合整合素αvβ3的合成肽，它來(lái)源于腫瘤抑素并具有良好的抗黑色素瘤效果[45]。Slimano等運(yùn)用藥代動(dòng)力學(xué)模型以及蒙特卡洛模擬，確定了YSNSG肽在中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及皮下組織中的藥代動(dòng)力學(xué)參數(shù)并預(yù)測(cè)活性劑量[46]。結(jié)果顯示，YSNSG在皮下能夠很好地分布。此外，YSNSG制劑及在腫瘤內(nèi)分布等進(jìn)一步的研究正在進(jìn)行。

表3 直接抗腫瘤藥

4 討論與結(jié)論

整合素αvβ3參與腫瘤的生長(zhǎng)以及轉(zhuǎn)移[1]。由于αvβ3結(jié)構(gòu)龐大并且激活復(fù)雜，因此研究αvβ3高效安全的靶向藥物，尤其是抑制劑有一定的難度。雖然在整合素αvβ3結(jié)構(gòu)、激活以及腫瘤靶向藥物研究方面有很大的進(jìn)展，但在今后的研究中仍存在一定問(wèn)題亟待研究與解決。

第一，3個(gè)重要金屬離子位點(diǎn)中不同金屬所產(chǎn)生的具體影響仍未得到確切詳細(xì)的解釋。整合素αvβ3結(jié)合口袋中重要金屬離子位點(diǎn)對(duì)配體結(jié)合以及αvβ3激活非常關(guān)鍵，這些位點(diǎn)可以結(jié)合Ca2+、Mg2+以及Mn2+。但是，同一種金屬離子在不同位點(diǎn)中所產(chǎn)生的作用以及同一位點(diǎn)中不同離子所產(chǎn)生的影響仍需要進(jìn)一步研究。

第二，LIMBS中離子與保守芳香族殘基之間的離子-π鍵發(fā)揮作用的機(jī)制，以及對(duì)配體結(jié)合的影響仍不清楚。

第三，安全有效的整合素αvβ3抑制劑的研究仍是首要問(wèn)題。在設(shè)計(jì)新型抑制劑方面，可以將現(xiàn)有的金屬離子以及離子-π鍵等因素納入考慮范圍，輔助抑制劑的設(shè)計(jì)。

本文較為全面地總結(jié)了整合素αvβ3結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、激活過(guò)程及其腫瘤相關(guān)靶向藥物研究進(jìn)展。此外，還對(duì)整合素αvβ3靶向藥物進(jìn)一步研究方向做了一定的探討。本文從以上幾個(gè)方面對(duì)整合素αvβ3進(jìn)行了綜述，意在為以后針對(duì)整合素αvβ3的研究以及靶向藥物開(kāi)發(fā)打下一定理論基礎(chǔ)。