一种多肽桥连的双酰腙连接键应用于醛衍生药物的递送制造技术

一种多肽桥连的双酰腙连接键应用于醛衍生药物的递送，涉及pH响应型双酰腙连接键。该发明专利技术涉及一类新的化学连接键，与传统单酰腙键不同，该连接键通过两个酰腙键间的协同稳定作用，使得该类PTA‑linkers在中性(血液循环)或者酸性条件下(肿瘤组织，内含体，溶酶体)都具有超高的稳定性。当桥连双酰腙键的多肽链被特定蛋白酶水解后，两个酰腙键间的协同稳定作用消失，因此在酸性条件又可以具有良好的响应性。以PTA‑linkers作为连接键，设计细胞外和细胞内多肽链定点水解的两种前药分子，两种前药都可以迅速地释放醛衍生药物分子并杀死肿瘤细胞。

A polypeptide bridged bis hydrazone bond used in the delivery of aldehyde derived drugs

A polypeptide bridged bis hydrazone bond is applied to the delivery of an aldehyde derivative drug and relates to a pH responsive type bis hydrazone bond. The invention relates to a new class of chemical bond, different from the traditional single hydrazone bond, the bond through the synergistic effect of stability of two hydrazone bonds, the PTA linkers (blood circulation) in neutral or acidic conditions (tumor tissue, inclusions, lysosomes) has high stability the. When the polypeptide chains of bridged double hydrazone bonds are hydrolyzed by a specific protease, the synergistic stabilization between the two hydrazone bonds disappears, and thus the acid chain has good response in acidic conditions. With PTA linkers as connector, two kinds of prodrug design of extracellular and intracellular polypeptide designated hydrolysis, two kinds of drugs can quickly release aldehyde derivative molecules and kill tumor cells.

【技术实现步骤摘要】
一种多肽桥连的双酰腙连接键应用于醛衍生药物的递送
本专利技术涉及涉及pH响应型双酰腙连接键，尤其是涉及一种多肽桥连的双酰腙连接键应用于醛衍生药物的递送。
技术介绍
恶性肿瘤是一种严重威胁人类健康的常见病和多发病，是引起死亡的主要原因之一。目前化疗是临床上治疗肿瘤的主要途径之一,在肿瘤治疗中一直发挥着重要作用，但大多数化疗药物由于无选择性、毒副作用大、体内代谢快、药效低等缺点而限制了临床应用。克服上述缺陷,寻找新的、有效的治疗肿瘤的化疗药物仍然是研究者关注的热点。抗肿瘤靶向前药的设计就是其中一种。肿瘤靶向治疗基于前药精确地选择致癌位点，使肿瘤细胞特异性死亡，而不会波及肿瘤周围的正常组织细胞。这种方法取决于合理的设计刺激响应的连接键(如通过酶的过量表达，氧化还原微环境变化，pH值变化等)。在这些用于设计前药的连接键中，pH敏感的酰腙连接键一直引起广泛的关注，一方面主要是由于醛基修饰的药物可以在温和条件下直接偶联到含酰肼的配体构建出酰腙键基于的前药，另一方面，醛基是一类低极性的化学官能团(相比于羟基、羧基、氨基)，疏水的抗癌药物修饰上醛基基本没有改变药物的扩散性质。而且，近期的研究表明，醛基在醛脱氢酶(ALDH)的作用下可以转变成羧基，羧基在细胞内(pH＝7.4)带负电荷使得难以从细胞中逃逸出来。因此治疗试剂和显影试剂包含醛基的标签会展现出超高的细胞保留时间从而达到更好的治愈效果。虽然很多研究报告酰腙键在中性条件下水解动力学比较惰性，但是在稀溶液中酰腙键在热力学上是不稳定的，因此很难长时间保存。此外，在生理条件下，酰腙键会缓慢水解导致过早释放药物从而产生毒副作用，使得其很难在生命体系中应用。最近研究报告抗体药物偶联涉及到使用酰腙连接键使得myotarg和inotuzumabozogamicin分别从市场上和临床第三阶段中撤离(Chari,R.V.；Miller,M.L.；Widdison,W.C.Angew.Chem.Int.Ed.2014,53,3796)。为了克服酰腙连接键的这种限制。目前，主要有两种方法可应用于调控酰腙键的稳定性：1)调控醛基邻近的化学基团(Hamann,P.R.etal.BioconjugateChem.2002,13,47)；2)利用其它的亲核试剂(Casi,G.；Huguenin-Dezot,N.；Zuberbuhler,K.；Scheuermann,J.；Neri,D.J.Am.Chem.Soc.2012,134,5887)。然而，尽管这些方法可以用于调控酰腙键的稳定性，但是这种提高酰腙键稳定性的方法必然要以牺牲其在靶点的响应性为代价。而且在实际应用中，同时获得稳定性和响应性一直无法在传统的单酰腙键(SA-linkers)中实现。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一类多肽桥连的双酰腙连接键(PTA-linkers)。本专利技术的第二目的在于提供一类多肽桥连的双酰腙连接键(PTA-linkers)的分子骨架通式。本专利技术的第三目的在于提供一类基于双酰腙连接键(PTA-linkers)的前药设计通式。本专利技术的第四目的在于提供基于双酰腙键(PTA-linkers)前药分子(D1和D2)的合成方法。所述一类多肽桥连的双酰腙连接键，为多肽链桥连和双酰腙键，具有蛋白酶水解和酸水解双重响应性，在生物环境中的兼具稳定性和响应性，所述生物环境包括血液循环、细胞外环境、细胞内环境等。所述一类多肽桥连的双酰腙连接键(PTA-linkers)的分子骨架通式为：其中：(x)代表任意活性多肽序列，可以被特定蛋白酶降解；(M)代表N端可进一步进行化学修饰的任意氨基酸，所述氨基酸包括赖氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、天冬氨酸等；R代表抗癌药物，E*代表侧链是酰肼的氨基酸。基于上述通式(I)，本专利技术使用羟基功能化的双醛基小分子(bis-CHO)和MMP-2酶高特异性识别的酰肼修饰的多肽分子(Peptide1，Peptide1活性片段：PLGLA)设计合成了一种PTA-linker，基质金属蛋白酶(matrixmetalloprotinase，MMP)是一类依赖金属锌离子的蛋白水解酶，对细胞外基质(ECM)的降解、组织重建以及细胞内多种可溶性因子的调控起重要作用，是一类与肿瘤发生、侵袭和转移密切相关的蛋白水解酶，与许多恶性肿瘤的发生密切相关，因此选择peptide1作为酶解锁单元。将两个构建单元peptide1和bis-CHO混合在DMSO溶液中(含0.05％TFA)，色谱表明两个构建单元倾向于形成分子间双酰腙键。此外，双醛基小分子上的羟基可以用于灵活修饰药物分子来构建双醛衍生的药物。作为参照实验，比较双酰腙键和单酰腙键在不同pH条件下(pH7.0模拟血液循环，pH6.0模拟肿瘤组织微环境和内含体，pH4.8模拟溶酶体)的水解断裂动力学。PTA-linker在pH4.8条件下具有超高的稳定性。相反，SA-linker在pH4.8(半衰期τ1/22.9h)和pH6.0(半衰期τ1/219.9h)条件下水解断裂都非常迅速。此外，在pH7.4条件下，SA-linker也会缓慢的发生水解。这种缓慢水解限制该类连接键应用于白蛋白或者抗体作为载体的前药递送系统，该类配体通常具有极长的血液循环半衰期(19～23天)，所以会导致药物在非靶点释放。PTA-linker这种超高稳定性来源于两个酰腙键的协同作用，当多肽桥连的双酰腙被MMP酶解锁后，在pH4.8条件下两个酰腙键迅速水解断裂。本专利技术对于PTA-liners性质考察结果，提供一类基于PTA-linkers的前药设计通式(II)。该通式在通式(I)的基础上引入配体和药物。其中：代表任意多肽链，代表间隔子(用于隔离双醛基小分子和药物的空间距离，最小化双醛基小分子对药物活性的影响)。本专利技术基于上述的通式(II)，本专利技术设计两个基于PTA-linkers前药分子(D1和D2)，两种前药由三部分组成：I)RGD作为靶向配体，RGD是一类含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)序列的短肽,为纤维连接蛋白与其受体的特异性结合位点。RGD肽与整合素受体具有高度亲和力,而受体在肿瘤血管新生过程中的内皮细胞上具有高度的表达。II)双醛基衍生的MMAE作为抗癌药物，单甲基奥利他汀E(monomethylauristainE，MMAE)是一种普遍的抗癌药物，它通过与微管蛋白结合并抑制其聚合从而干扰后续的细胞周期活动，并导致肿瘤细胞凋亡。III)以PTA-linkers作为连接键。所述基于双酰腙键(PTA-linkers)前药分子(D1和D2)的合成方法包括如下步骤：步骤1)酰肼修饰多肽的设计：如结构式(a)和结构式(b)Peptide2设计针对肿瘤细胞外过表达MMP-2酶特异性水解，peptide3设计针对细胞内组织蛋白酶B特异性水解。组织蛋白酶是一大类主要存在于溶酶体的半胱氨酸蛋白水解酶，多以无活性的酶原形式存在，蛋白酶酶原通过溶酶体的酸性环境被激活。由于肿瘤细胞能够酸化其周围环境，其分泌的组织蛋白酶也会在此环境中被激活,因此，肿瘤组织及细胞中组织蛋白酶的活性远高于远离肿瘤的其它正常组织和正常细胞的组织蛋白酶活性。因此，基于上述肿瘤微环境的特征，设计了细胞外或者细胞内定点水解的PTA-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一类多肽桥连的双酰腙连接键，其特征在于多肽链桥连和双酰腙键，具有蛋白酶水解和酸水解双重响应性，在生物环境中的兼具稳定性和响应性，所述生物环境包括血液循环、细胞外环境、细胞内环境。

【技术特征摘要】
1.一类多肽桥连的双酰腙连接键，其特征在于多肽链桥连和双酰腙键，具有蛋白酶水解和酸水解双重响应性，在生物环境中的兼具稳定性和响应性，所述生物环境包括血液循环、细胞外环境、细胞内环境。2.如权利要求1所述一类多肽桥连的双酰腙连接键，其特征在于其分子骨架通式为：其中：(x)代表任意活性多肽序列，被特定蛋白酶降解；(M)代表N端进一步进行化学修饰的任意氨基酸，所述氨基酸包括赖氨酸、半胱氨酸、谷氨酸、天冬氨酸；R代表抗癌药物，E*代表侧链是酰肼的氨基酸。3.如权利要求2所述一类多肽桥连的双酰腙连接键，其特征在于所述通式(I)使用羟基功能化的双醛基小分子bis-CHO和能被基质金属蛋白酶MMP-2高特异性水解的含双酰肼基多肽分子设计合成一种双酰腙连接键；基质金属蛋白酶是一类在肿瘤组织过量表达，并与肿瘤的发生、转移和侵袭蛋白水解酶，将含双酰肼基多肽分子与bis-CHO在DMSO溶液中混合，加入0.05％TFA，色谱两个构建单元倾向于形成分子间双酰腙键。4.如权利要求2所述一类多肽桥连的双酰腙连接键，其特征在于所述双醛基小分子上的羟基用于修饰药物分子来构建双醛衍生的药物，结构式为：5.一类基于双酰腙连接键的前药设计通式，其特征在于该通式在通式(I)的基础上引入配体和药物：其中：代表任意多肽序列，代表药物与bis-CHO间连接单元。6.如权利要求5所述一类基于双酰腙连接键的前药设计通式，其特征在于所述一类基于双酰腙连接键的前药设计通式(II)设计两个基于双酰腙连接键前药分子D1和D2，两种前药由三部分组成：I)具有肿瘤或癌细胞识别功能的靶向配体：RGD作为靶向配体，RGD是一类含精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列的短肽，其为纤维连接蛋白与其受体的特异性结合位点；RGD肽与整合素受体具有高亲和力，而受体在肿瘤血...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴川六，郑艺武，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35