双环肽药物筛选引领者Bicycle Therapeutics
英国的一家创新药研发公司近年来受到业界的关注，他们致力于开发新型肿瘤疗法。这家公司深谙肿瘤靶向肽的奥秘，开发了双环肽靶向技术平台。
1 简述 Bicycle Therapeutics公司成立于2009年，总部位于英国剑桥，在美国马萨诸塞州剑桥市设有子公司，是一家以双环多肽产品（Bicycle®）为基础的创新药研发公司。2014年10月获得3200万美元A轮融资，2017年6月获得5200万美元B轮融资，2019年4月在纳斯达克上市（NASDAQ：BCYC）。 2 技术优势 多肽偶联药物（peptide-drug conjugate，PDC）是近年来研究的热点，由多肽、细胞毒素和连接体三部分组成，作用机理是当药物进入体内循环系统后，多肽识别肿瘤细胞表面的抗原表位，肿瘤细胞将细胞毒素吞噬，在细胞内环境作用下，连接体脱落释放细胞毒素从而杀死肿瘤细胞。常见的细胞毒素分为美登木素类和澳瑞他汀类两种。如果将多肽偶联药物比作核导弹，那么多肽就相当于导弹，而细胞毒素就是核弹头。这个设计理念类似于抗体偶联药物（antibody-drug conjugate，ADC）。 Bicycle Therapeutics公司具有专有的噬菌体筛选平台，利用基因工程手段将外源基因片段插入至噬菌体特定蛋白基因中，经过表达得到重组多肽库，与特异性分子结合即可发现靶向肽。同时，该公司独创地将多肽偶联药物中的多肽设计成Bicycle，它是由短的线形肽在“支架”的作用下形成两个环的短肽（9~15个氨基酸组成）。Bicycle的分子量在1.5~2KDa，具有良好的组织渗透率和肾脏清除率、高度亲和力和选择性的优点，较大的分子足迹可使得蛋白间的相互作用具有靶向性，结合了生物药的药理学和小分子药物的药动学的优势，没有免疫原性。在改造后的分子上挑选多个氨基酸位点，分别插入赖氨酸作为连接位点，同时使用不同长度的二价、三价和四价PEG连接子，构建二聚环肽。三聚环肽和四聚环肽，组合超过60个。根据其结构特点，可分为单体、二聚体、三聚体和四聚体。 图1.Bicycle的结构 图2.Bicycle的特点 3 产品线 目前处于临床阶段的药物有BT1718和BT5528，处于临床前研究阶段的药物有BT8009，BT7480和BT7401，其它药物尚处于发现阶段。而Bicycle Therapeutics与多方厂家和机构合作共同开发，如Genentech，AstraZeneca，Cancer Research UK等。 图3.公司产品线 BT1718属于多肽偶联药物，与I型金属蛋白酶（MT1-MMP）具有高亲和力，Bicycle Therapeutics公司开发用于治疗实体瘤，目前处于临床I期，其结构是由小分子药物美登木素生物碱和Bicyle通过共价键连接而成，其中Bicyle是肽链中的Cys巯基与1,3,5-三溴甲基苯发生亲核取代反应形成的双环，连接体为4-巯基戊酸，一端通过二硫键与美登木素生物碱连接，另一端通过酰胺键与Bicyle连接。 图4.BT1718的结构式 图5.美登木素生物碱的结构式 合成方法如下： A. 合成Bicyle：根据肽序按照固相合成方法合成线性肽，再与1,3,5-三溴甲基苯反应、HPLC纯化得到Bicyle（17-69-07-N241）。 B. Bicyle（17-69-07-N241）与SPP（N-琥珀酰亚胺基-4-（2-吡啶二巯基）戊酸酯）发生酰胺反应得到中间体17-69-07-N277。 C. 中间体17-69-07-N277与美登木素生物碱（DM1-SH）发生二硫键交换得到目标产物。 Bicyle线性肽序列：（β-Ala）-Sar-AC（D-Ala）NE（1-Nal）（D-Ala）CEDFYD（tBuGly）C-NH2。 图6.BT1718的合成路线 3.2. BT5528 BT5528属于多肽偶联药物，其结构是由小分子药物单甲基澳瑞他汀E（MMAE）和Bicyle通过共价键连接而成，其中Bicyle是肽链中的Cys巯基与1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪发生加成反应形成的双环，连接体为短肽序列（戊二酰基-缬氨基-瓜氨基-对氨基苄氧羰基），两端均通过酰胺键分别与Bicyle和单甲基澳瑞他汀E连接。 其合成方法与BT1718类似，步骤如下： A. 合成Bicyle：根据肽序按照固相合成方法合成线性肽，再与1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪反应、HPLC纯化得到双环肽。 B. 按照固相合成方法合成戊二酰基-缬氨基-瓜氨基-对氨基苄氧羰基-MMAE的琥珀酰亚胺酯。 C. 琥珀酰亚胺酯与Bicyle发生酰胺反应得到目标产物。 图7.BT5528的结构式 图8.MMAE的结构式（左）和1,3,5-三丙烯酰基六氢-1,3,5-三嗪的结构式（右） BT8009的结构与BT5528的类似，区别在于Bicycle的肽序有部分不同。 图9.BT8009的结构式 4 总结 Bicycle Therapeutics公司是一家以双环多肽产品（Bicycle®）为基础的创新药研发公司，主要研究多肽偶联药物，其由多肽、细胞毒素和连接体三部分组成，作用机理是当药物进入体内循环系统后，多肽识别肿瘤细胞表面的抗原表位，肿瘤细胞将细胞毒素吞噬，在细胞内环境作用下，连接体脱落释放细胞毒素从而杀死肿瘤细胞。 该公司独创地将多肽偶联药物中的多肽设计成Bicycle，Bicycle是有两个环构成的短肽（9~15个氨基酸组成），具有良好的组织渗透率和肾脏清除率、高度亲和力和选择性的优点，且没有免疫原性。在研品种主要有BT1718、BT5528和BT8009，其中BT1718和BT5528处于临床I期，用于治疗实体瘤；BT8009处于临床前研究阶段。该类药物通过固相+液相化学合成，HPLC纯化得到。 （已完结）
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