[发明专利]一种精氨酸杂合细胞穿膜肽及其应用

说明书

技术领域

本发明属于生物分子领域。

背景技术

随着生物工程学，基因组学，生物和有机化学的发展，各种类型的新型药物分子，如：短肽(peptides)，单克隆抗体蛋白(monoclonal antibodies)，反义寡核苷酸(antisenseoligonucleotides)，核酶(ribozymes)，催化DNA(catalytic DNA)等纷纷被开发出来。这些具有极大生物学和医学意义的分子(当然也包括传统的质粒和融合蛋白)往往由于其过大的分子量和本身的亲水性质，限制了他们的在体应用。由于生物膜系统的阻碍，这些分子很难进入到靶向器官和组织的细胞中去发挥作用。针对这些问题，不同的技术被开发出来，他们都有各自的优缺点。

病毒片段重组技术(recombinant viral vector)可以通过病毒片段的表达，将重组蛋白(recombinant proteins)，核酶(ribozymes)，反义RNA(antisense RNAs)在靶细胞中原位表达。病毒片段重组技术目前已被广泛应用。但是该技术并不是在所有情况下适用。同时，其在转染效率和生物毒性上都面临困难。同时，该技术也无法做到组织靶向性。目前很多非病毒载体被研发出来，但是大多数的非病毒载体在转染效率上依旧难以超越病毒载体。

也有研究者采用物理透膜方式如电穿孔、微管注射、穿孔蛋白法等。这些方式虽然各有优势，但是也存在一些缺点：导入率低、对细胞刺激大甚至可能导致细胞死亡、靶向性不强。因此研究者致力于寻求更具高效的透膜方式。

多肽介导的生物活性分子透膜技术，在许多方面优于常用的透膜方式。另外在合成上多肽具有高产率，对细胞毒性低，而且肽骨架能够进行不同的修饰，这样的多肽在未来的给药平台具有很大潜在的利用价值

细胞穿膜肽(cell-penetrating peptides，CPP)也称蛋白转导域(proteintransduction domains，PTDs)的发现和应用给药物投递系统带了新的方向和希望。细胞穿膜肽发源于人免疫缺损病毒HIV-1编码的TAT蛋白衍生物和果蝇触角同源异型的转录调节蛋白(Antennapedia)，目前已经发展有各种形式，包括全L型/D型多聚精氨酸(oilgo-Arginines)，非天然肽(non-natural peptides)，拟肽(peptoids)，胍基端聚合物(guanidinium-terminated dendrimers)等。1988年，Green和Frankel首次发现人免疫缺损病毒(HIV)-1的反式激活蛋白TAT能够穿透细胞膜进入细胞内部，并能进一步定位于细胞核。1994年，Fawell等人将TAT蛋白片段TAT(37-72)与某些蛋白(β-galactosidase orhorseradish peroxydase)共价连接，发现TAT蛋白片段可以将大分子蛋白带入到不同细胞系中。后续的研究发现TAT蛋白的部分序列TAT(49-57)即可行使蛋白转运功能，而且可以携带多种物质，包括亲水性蛋白、多肽、DNA甚至颗粒型物质进入细胞。研究者提出，对于TAT蛋白类穿膜肽的穿膜能力起核心作用的是精氨酸的数目，也即胍基基团的数目。在各式各样的穿膜肽中，富含精氨酸的细胞穿膜肽(arginine-rich cell-penetrating peptides)，简称AR-CPPs，由于其高效的穿膜效率和低细胞毒性，目前吸引了广泛的关注和研究。