固相多肽合成（SPPS）涉及将受保护的氨基酸衍生物连续添加到固定在固相上的生长肽链中，包括脱保护和洗涤步骤，以去除未反应的基团和副产物。并行和大规模合成高纯度多肽的能力彻底改变了研究，也促进了强效治疗剂和疫苗的开发。接下来简单介绍一下固相多肽合成在研究和生物制药开发中的应用，并且了解到利用多肽作为疫苗和治疗剂的优势。

一 定制多肽有助于合理的疫苗设计

传统疫苗在对抗疾病方面一直是强有力的盟友，但它们有几个缺点，包括局限于为需要在昂贵的细胞培养中生长的生物开发疫苗，疫苗产量低，而且可能引起不必要的反应增加额外不必要的抗原载量，并且存在非毒性生物转化为毒性形式的危险。

这些缺点刺激了基于多肽的疫苗的开发，多肽疫苗具有很大优势，例如具有完全限定的组分，并且无生物污染、让定制多肽成为可能，而且可以实现成本效益高的大规模多肽疫苗生产。

基于多肽的疫苗正在针对多种病原体进行开发，包括寄生虫引起的疟疾、丙型肝炎病毒、流感病毒和HIV-1等。接下来，简单举几个多肽疫苗研究的实例。

01 多肽疫苗在抗击新冠肺炎疫情的尖端研发工作中扮演了重要的角色

图 1 设计的多表位疫苗可以同时触发体液免疫和细胞免疫

图 2 设计研究流程图

Tamalika Kar等人根据SARS-CoV-2的刺突糖蛋白利用生物信息学计算设计了一种多表位疫苗。候选疫苗的总体质量在计算机和分子动力学模拟中得到了验证，证实了所设计疫苗的稳定性。分子对接实验也揭示了疫苗与Toll样受体和MHC受体的稳定相互作用。生物信息学克隆和密码子优化表明了设计的疫苗在大肠杆菌表达系统中的高效表达。通过生物信息学免疫模拟评估了候选疫苗触发有效免疫应答的效率。最后，通过计算机分析表明所设计的多表位疫苗结构稳定，可诱导特异性免疫应答，因此可作为抗SARS-CoV-2的潜在疫苗候选。

02 多肽疫苗另一条途径涉及一种新型的“解毒剂疫苗”可以作为抗SARS-CoV-2病毒的预防剂、免疫兴奋剂和治疗剂

图 3 利用PyMOL中“排列”指令使SARS-CoV-1与ACE2结合，然后利用SWISS-MODEL在SARS-CoV-2上面近似模拟结合表面

图 4 由RaptorX模拟的肽排列在SARS-CoV-2与ACE2结合的表面（ACE2为红色，利用PDBePISA预测的结合表面为绿色）

Andre Watson等人开发并表征了四种新型合成多肽抑制剂SARS-BLOCK™，作为结合了预防性、治疗性和免疫性特点的试剂来对抗新型冠状病毒。他们利用计算机技术设计模拟了可以有效竞争性抑制SARS-CoV-2 S1刺突蛋白受体结合域（RBD）与ACE2结合的多肽，同时显示出与中和抗体结合的的基序。在使用固相多肽合成（SPSS）合成多肽后，通过生物层干涉法表征了它们与ACE2和中和抗体的结合。

03 多肽也被用于癌症疫苗中，作为一种新抗原，通常存在于肿瘤细胞表面，可作为外源T细胞的靶点，导致癌细胞死亡

图 5 基于长肽的新抗原疫苗优于短肽疫苗的可能机制

治疗性癌症疫苗是最有前途的免疫治疗策略之一。近来，源自肿瘤细胞的非同义突变的新抗原作为一种替代方案，可以改善肿瘤特异性并且降低靶向非肿瘤毒性，合成多肽也是一种新抗原疫苗。可以将短肽延伸变成长肽以克服免疫耐受并且诱导CD4+T细胞和CD8+T细胞的应答。

04 HER2相关多肽被用于增强T细胞辅助反应，以对抗HER2表达的肿瘤细胞

图 6 B-Vaxx多肽根据HER2/帕妥株单抗和HER2/曲妥珠单抗复合物工程化模拟构象表位

图 7 B-Vaxx多肽表位

HER2是人类表皮生长因子受体家族的成员，也是癌症中研究最多的致癌基因之一。当HER2被细胞外配体激活时，它会二聚化并经历转磷酸化，以介导细胞内信号传导并且刺激增殖。HER2是乳腺癌药物曲妥珠单抗和帕妥株单抗的靶点。B-Vaxx多肽疫苗包含曲妥珠单抗表位、结合了混杂的T细胞表位并在I期试验中进行了评估，该疫苗耐受性良好。进一步的研究正在进行中，以确定HER2衍生多肽疫苗在癌症治疗中的治疗潜力。

05 阿尔茨海默病也正在通过针对两种蛋白质Aβ和Tau的异常聚集的多肽疫苗来解决

表格 1 阿尔兹海默病肽疫苗的临床开发

图 8 （A）CAD106和（B）ACI-35的多肽组分的化学结构

阿尔兹海默病（AD）是一种慢性、进行性神经退行性疾病。目前尚无有效的治疗方法，努力的方向主要集中在靶向病理物种β-淀粉样蛋白（Aβ）和Tau蛋白。二者在AD的标志性病理性神经变性中起着重要作用。用这些蛋白质的表位进行免疫可能导致预防性清除这些蛋白的神经毒性形式或完全避免聚集体的形成。许多候选多肽疫苗已经进入临床研究。

二 多肽在寻找新药方面提供了多样性

治疗性多肽具有很多优点，包括高活性、良好的化学和生物多样性以及低毒性。此外，与基于蛋白质的生物制剂相比，固相多肽合成的发展可以促进定制多肽的高效合成，并且使其具有高纯度和低成本的特点，还可以大大改善其功能性，提高定制多肽的抗降解性。这些优势正在推动一个动态多肽药物发现过程，旨在治疗一系列疾病，包括代谢疾病、癌症、心血管和传染病、疼痛和血液病等。接下来，简单举几个治疗多肽研究的多样性实例。

01 门控修饰毒素（GMTs）用于非阿片类镇痛——寻找能特异性阻断参与疼痛信号传导的离子通道的新型肽类镇痛药

图 9 研究中使用的九个GMT的结构和多肽序列

门控修饰毒素（GMTs）是从蜘蛛和其他有毒生物中分离出来的毒性衍生多肽，可调节与疾病相关的电压门控离子通道的活性，因此可以作为治疗的线索，也是研究生理学和电压门控离子通道的药理学的重要“探针”。

02 稳定表位的环肽支架——环肽的设计有助于以受限制的形式呈现表位，该表位也能抵抗蛋白水解

图 10  MCoTI-I与VHH纳米体的结合（A）MCoTI环肽和MCoTI-HA环肽序列；（B）VHH多肽修饰策略图

环肽是植物衍生的环状肽，由于其高度限制的结构可以抵抗蛋白水解。包括首尾循环主干和三个二硫键形成胱氨酸打结的核心，这种结构可以使得它们作为支架，多肽序列（表位）可以移植到支架上。VHH7是一种羊驼衍生的纳米体，靶向小鼠II类MHC分子，用于靶向向抗原呈递细胞（APC）递送环肽。分离的环肽MCoTI-I缺乏固有免疫原性，MCoTI-I与VHH7的结合显著增强了环肽的免疫原性，为产生抗其他环肽的抗体打开了大门

03 治疗血癌的表观遗传学方法——设计用于破坏染色质调节剂与其靶标结合的多肽

图 11 多肽的设计

图 12 通过HA标签的免疫印迹检测树脂结合肽

图 13 在未标记TAT-HA融合肽剂量增加的情况下使用纯化的DPY30蛋白和FITC-ASH2L（510–529）多肽进行荧光偏振分析（FPA）

DPY30是一种染色质调节剂，通过直接结合SET1/MLL复合物中的ASH2L促进H3K4甲基化，并在血液系统恶性肿瘤中发挥重要作用。Kushani K. Shah等人开发了一种基于多肽的策略来特异性靶向DPY30活性。设计了一种来源于ASH2L的细胞穿透多肽，DPY30结合多肽特异性抑制DPY30与ASH2L相互作用并增强H3K4甲基化的活性。用DPY30结合多肽治疗显著抑制MLL重排白血病和其他MYC依赖性血液癌细胞的生长。

04 治疗性多肽也可以作为抗病毒药物，通常通过抑制复制周期来靶向HIV、流感或肝炎。例如过破坏人血管紧张素转换酶2（ACE2）受体和SARS-CoV-2病毒的病毒刺突蛋白之间的相互作用以应对目前正在发生的新冠肺炎疫情。

图 14 从患者分离的SARS-CoV-2病毒颗粒的透射电子显微照片

图 15 SARS-CoV和宿主细胞进入受体ACE2的一般结构示意图

图 16 S蛋白和宿主ACE2受体的特写示意图

图 17 SARS-CoV S蛋白主要结构域的2D示意图

表格 2 SARS-CoV和SARS-CoV-2开发中的主要肽治疗候选物

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参考文献

1.A candidate multi-epitope vaccine against SARS-CoV-2. Kar, T et al. Scientific Reports. (2020) 10:10895.

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8. Evidence supporting the use of peptides and peptidomimetics as potential SARS-CoV-2 (COVID-19) therapeutics. VanPatten, S et al. Future medicinal chemistry. July 2020.