RGD三肽的临床应用进展

牛书俐，庞 骁，周 莉，李素平

(川北医学院附属医院 核医学科， 四川 南充 637000)

短篇综述

RGD三肽的临床应用进展

牛书俐，庞 骁，周 莉，李素平*

(川北医学院附属医院 核医学科， 四川 南充 637000)

整合素是一个异源二聚体组成的膜受体蛋白家族，能特异性识别精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)序列。整合素在肿瘤细胞和新生血管高表达。利用它们3者之间特殊关系，将RGD作为载体，与放射性示踪剂、抗肿瘤药物以及其他物质结合，使其具有亲肿瘤显像、靶向抗肿瘤治疗、抗感染、抗抑郁和骨骼及神经修复等作用。

精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸序列; 整合素; 分子显像; 抗肿瘤; 抗感染

RGD是含有精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(Arg-Gly-Asp)的三肽序列。整合素是一个异源二聚体组成的膜受体蛋白家族，能特异性识别RGD。利用肿瘤、新生血管和整合素3者之间特殊关系，将RGD作为载体，与放射性药物结合，经PET、SPECT、MRI及超声检测用于亲肿瘤显像；与抗肿瘤药物以及其他药物结合，使其具有靶向抗肿瘤治疗、抗感染、抗抑郁及促进骨骼及神经修复等作用。本文就RGD目前在临床中的应用作一简要的综述。

1 RGD与整合素的结构与功能

RGD肽广泛存在于生物体内，具有分子质量小、剪切力分散和有机溶剂影响较小的优点。研究较多的是环状RGD多聚体。整合素由α和β亚基组成，位于细胞表面。迄今为止已发现有18种不同的α亚基和8种不同的β 亚基组成的24种异源二聚体。其中αvβ3研究较为广泛，主要在肿瘤血管生成和肿瘤细胞转移中起作用。RGD是整合素与其配体蛋白相互作用的识别位点，介导细胞与胞外基质及细胞间的黏附作用，同时具有信号传导功能，从而介导许多重要的生命活动。现在关于RGD主要研究热点是携带放射性核素及抗肿瘤药物到过度表达整合素的肿瘤细胞和新生血管内皮细胞膜上，用于亲肿瘤显像及靶向药物治疗。

2 RGD主要临床应用

2.1 分子显像

将放射性标记物(99mTc、18F、64Cu、68Ga 和111In等)或者一些基团标记的RGD作为与整合素(主要是αvβ3)特异结合的靶向放射性示踪剂或载体，经SPECT、PET、MRI和超声探测，用于亲肿瘤显像。18-Galacto-RGD已是进入临床试验的非侵入性的肿瘤显像剂，成功地应用于肿瘤患者的PET诊断，表现出良好的生物学分布及靶点特异性识别。用RGD作为基础分子影像探针，采用不同的成像模态，例如PET、SPECT、MRI及超声等诊断乳腺癌模型，并用18F标记的RGD肽对乳腺癌进行非侵入性检测及分期[1]。乳腺癌细胞表面受体的表达可以是不同的和不均一的。70%的乳腺癌过度表达胃泌素释放肽受体(GRPR)，58%的乳腺癌过度表达整合素αvβ3。蛙皮素(bombesin, BBN)能特异性结合GRPR，而RGD能特异性结合整合素αvβ3。对于同时表达GRPR和整合素αvβ3的乳腺癌患者的诊断，99mTc-RGD-BBN和99mTc- 3P4-RGD2诊断准确度相当；但对于GRPR表达阳性而整合素αvβ3表达阴性的患者的诊断，99mTc-RGD-BBN可能会弥补99mTc3P4-RGD2不足。所以，99mTc-RGD-BBN 在乳腺癌的诊断和治疗方面，展现了强大的潜力[2]。镰孢氨酸C(FSC)是一个极好的双功能螯合剂。用裸鼠M21/M21-L肿瘤模型进行的实验证明，FSC与去铁胺B(DFO)相似，具有三羟肟酸部分，嵌入环状结构，[89Zr]FSC(SUCC-RGD)3(SUCC为琥珀酸)更具有特异性、靶向性、稳定性、高亲水性及肿瘤/血液比值高等特性，使其可能成为新型PET显像剂[3]。99mTc-RGD制备成多功能SPECT/MRI造影剂(RGD缀合的纳米颗粒)，用于高表达整合素的肿瘤的双态成像[4]。将羧甲基葡聚糖超小超顺磁性氧化铁纳米粒子与RGD偶联，制成特定的靶向磁性纳米粒子探针、磁共振成像探针和局部热疗制剂，具有更好的热效应和稳定性。在Bcap37细胞，RGD-超微超顺磁性氧化铁磁共振成像信号强度与普通超微超顺磁性氧化铁相比，对比度明显增强，且可用于靶向热疗[5]。血管炎和滑膜炎在类风湿性关节炎(RA)发病机制中起重要作用。放射性核素标记的RGD肽可以用作分子探针，进行核素显像，可实现体外无创评估血管生成以及对RA的早期诊断和监测。在关节炎，99mTc- 3PRGD2摄取和在免疫组化研究中的整合素αvβ3表达水平之间呈线性正相关[6]。除上述有关RGD的显像外，在动物模型实验中，68Ga-NOTA-RGD用于心机梗死血管成像[7]。脑梗塞后血管发生变化，整合素αvβ3表达通常增强，68Ga-RGD 具有脑梗死分子成像和血管生成的生物标志物的可能性[8]。在Hep- 2肿瘤细胞，RGD-MBs(MBs：超声造影微泡)使肿瘤血管生成非侵入性可视化[9]。

2.2 在抗肿瘤中的应用

RGD本身不具备抗癌作用，但利用RGD可与整合素特异性结合的特点，将各种抗癌药物“捆绑”在RGD上，使抗癌药物与高表达整合素的肿瘤细胞以及新生血管特异性结合，起到抗肿瘤作用。抗肿瘤主要是通过抗血管生成和细胞毒作用产生疗效。

2.2.1 肿瘤抗血管生成治疗:将小干扰RNA(siRNA)、环状 RGD肽或脂质体等组成药物递送系统(RGD-MEND)，以期合成效率高、毒性小，且定位于肿瘤内皮细胞的抗血管生成药物[10]。恩度作为抗血管生成剂，抑制新生血管内皮细胞，导致整合素αvβ3表达减少。放射性标记的RGD对整合素αvβ3具有高度特异靶向能力，可用于监测恩度抗血管生成疗法的疗效。实验证实68Ga- 3PRGD2在反映恩度抗血管生成治疗早期肿瘤反应中比18F-FDG代谢显像更准确[11]。EPO906又称埃坡霉素B，具有抗血管和抗血管生成的效果，是有效的抗肿瘤血管稳定剂。整合素αvβ3在人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和横纹肌肉瘤细胞系RH- 30高表达， EPO906-RGD-脂质体能增加对横纹肌肉瘤的抗肿瘤作用[12]。血管内皮细胞增殖抑制剂(VEGI)，是有效而相对无毒的内源性血管生成抑制剂，主要用于癌症治疗。其与RGD结合，定位于肿瘤细胞及血管，从而产生更好的抗血管生成和抗肿瘤疗效[13]。生物活性血管生成抑制剂(HSA-TIMP2)是血清白蛋白抑制剂，以抑制内皮细胞增殖而具有抗肿瘤活性，RGD-HSA-TIMP2，不仅可作为抗癌剂，也可作为放射性配体用于肿瘤的诊断[14]。

2.2.2 细胞毒类抗肿瘤治疗:环状RGD修饰的阿克拉霉素A(ACM)脂质体(RGD-ACM脂质体)和ACM脂质体最大血浆浓度分别为4 532 ng/mL和3 425 ng/mL；显而易见，RGD-ACM的血药浓度略高于ACM脂质体。研究结果表明，RGD修饰的ACM脂质体在体内具有比其未修饰的对应物更好的抗肿瘤效果[15]。多西紫杉醇(DTX)是一种抗癌药，具有非特异性细胞毒作用的缺点。为改善DTX的治疗效果，用RGD标记DTX，形成cRGDfK-琥珀酸-TPGS(生育酚聚乙二醇琥珀酸酯)药物递送系统，利用RGD特异性结合整合素αvβ3的特性，使其具有高选择性及物理化学稳定性，增加了DTX的抗癌药效[16]。肝癌细胞系HepG2细胞在4 h对RGD/TAT-LP(TAT是来自HIV- 1的穿膜信号肽)的摄取效率分别是TAT-LP、RGD-LP和LP的2.2倍、2.7倍和3.9倍。给药48 h后，TAT-LP-PTX、RGD-LP-PTX和LP-PTX的细胞存活率分别是RGD/TAT-LP-PTX组的1.65倍、1.74倍和2.1倍。从HepG2细胞的摄取率以及加入PTX后癌细胞的存活率可以看出，RGD和TAT共修饰紫杉醇脂质体是一种潜在的高效的肿瘤靶向给药系统[17]。柯萨基病毒腺病毒受体(coxsackie and adenovirus receptor,CAR)的表达不同和不同膀胱癌细胞系细胞表达的整合素(αvβ3和αvβ5)的不同，各种细胞系对腺病毒的敏感性与CAR的表达相关联。在膀胱癌中，与CAR表达阴性细胞相比，在CAR表达阳性的细胞中AxdAdB- 3(AxdAdB- 3为ElA和E1B双突变的重组溶瘤腺病毒)引起的细胞病变更多，而AxdAdB3-F/RGD对CAR阳性和CAR阴性的膀胱癌细胞均有溶瘤作用。该资料表明，AxdAdB3-F/RGD对膀胱癌的治疗是有潜力的[18]。利用溶瘤腺病毒可以选择性地抑制和破坏肿瘤细胞，而正常细胞不受影响的特点，双突变溶瘤腺病毒AxdAdB- 3联合吉西他滨在膀胱内灌注，发现可有效治疗裸鼠膀胱原位肿瘤[19]。

还有诸多物质与RGD结合形成有效抗肿瘤药物，如转化生长因子β诱导细胞外基质蛋白与RGD结合具有更强的抑制血管生成和抗肿瘤作用[20]。188Re-MAG2-RGD-bombesin用于前列腺癌治疗。将RGD与喜树碱耦合可望用于卵巢癌的治疗。RGD与纤维修饰的腺病毒载体结合可能成为膀胱癌的基因治疗方法。cRGD-PTX结合物有望成为靶向抗肿瘤药物。

2.3 在抗感染中的应用

地塞米松是治疗炎性反应和预防排斥反应的有效糖皮质激素。然而，其副作用一定程度上限制了其临床应用。为了提高其药效，用RGD 肽修饰地塞米松，增强其抗炎活性，减少骨质疏松的作用[21]。RGD修饰的蚕丝蛋白纳米颗粒与抗炎药物结合，在三硝基苯磺酸诱导的实验性结肠炎中，表现出良好的抗炎效果[22]。

2.4 在抗抑郁中的应用

当前，抗抑郁药治疗的主要缺点是血-脑屏障和效果缓慢。将环状RGD装入依达拉奉(cRGD-ERLS)脂质体，结果表明，单次注射cRGD-ERLS就可以产生良好的抗抑郁效果。此外，cRGD-ERLS能增加额叶内侧皮质c-fos基因的表达，表明cRGD-ERLS有激活神经元的功能[23]。

2.5 在骨骼和神经修复中的应用

间充质干细胞(MSC)在体内或体外特定的诱导条件下，可分化为骨、神经、心肌及内皮等多种组织细胞。藻酸盐具有温和凝胶化行为、生物降解性、生物相容性、化学通用性、容易细胞封装和回收等性能。但MSC-藻盐酸系统具有易受损易缺氧的缺点。牙周膜干细胞和齿龈MSC与RGD-藻盐酸结合，RGD在藻酸盐支架的结构中模仿ECM的细胞交互功能，为特异性结合细胞受体的配体提供了有利的微环境，利于骨的再生，主要用于牙科和整形外科[24]。PLGL-RGD-NGF神经导管(PLGL：聚乳酸-乙醇酸-L-赖氨酸，NGF：神经生长因子)有望发展为临床神经修复制剂。

2.6 其他临床应用

量子点(QDs)是一类新型荧光纳米材料，发射波长在700～900 nm范围内的QDs，其荧光具有较强的组织穿透性。产生800纳米波长的量子点(QD800)结合RGD肽，形成QD800-RGD荧光探针，在口腔鳞状细胞癌(OSCC)裸鼠模型实验中，以肿瘤新生血管内皮细胞表达的整合素αvβ3为靶点，QD800-RGD探针经静脉注射后，进行活体成像检测并采集荧光信号。结果显示，QD800-RGD能对OSCC进行清晰地可视化成像，在OSCC的诊断和个体化治疗等方面具有巨大发展前景[25]。Tat PTD-Endostatin-RGD(Tat PTD：HIV- 1反式转录因子的蛋白传导域；Endostatin：内皮抑素)通过抗血管生成，用于治疗糖尿病视网膜病变。RGD血小板抑制剂类似物通过占据纤维蛋白原与整合素αvβ3反应的位点而抑制血小板减少。RGD与嗜铬粒蛋白A相互作用可调节及促进伤口愈合。RGD修饰的腺病毒载体与编码人类X染色体凋亡抑制蛋白和肝细胞生长因子结合形成的复合体，可能会提高人体胰岛移植的效果。

3 存在的问题与展望

目前，诸多临床用药因缺乏靶向性以及不良反应在一定程度上限制其应用。肿瘤、炎性反应和再生组织等因有新生血管表达整合素，利用整合素与RGD特异性结合，将各种药物与RGD结合并加以修饰，应用于亲肿瘤显像及靶向药物治疗，是一个极具潜力的分子载体。但是，何种放射性示踪剂标记RGD最适合亲肿瘤显像、如何修饰RGD与药物更具靶向性以及形成的各种靶向药物在抗感染、抑郁症治疗、骨骼和神经修复、糖尿病视网膜病变等不成熟领域都有待进一步研究。

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Progress on clinical application of RGD tripeptide

NIU Shu-li，PANG Xiao，ZHOU Li，LI Su-ping*

(Dept. of Nuclear Medicine, Affiliated Hospital,North Sichuan Medical College, Nanchong 637000,China)

The integrin is a family of membrane receptor proteins composed of heterologous dimer, it can identify the sequence RGD.Integrin excessive expressed in tumor cells and angiogenesis.Using their special relationship among them,the RGD as the carrier,combined with the radioactive tracer, antineoplastic drugs and other substances,which has tumoraffin imaging,targeted anticancer therapy,anti-inflammatory,anti depression effect and bone and nerve repair, and so on.

Arg-Gly-Asp(RGD); integrin; molecular image; anti-tumor; anti-inflammatory

2016- 10- 17

2017- 01- 20

*通信作者(correspondingauthor)：suping7273@163.com

1001-6325(2018)01-0107-05

R319

A