KS-487是一种环状肽，此前有报道称其可与低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）结合，并具有血脑屏障（BBB）通透性。在本研究中，文章评估了KS-487与广泛使用的线性LRP1结合肽Angiopep-2（ANG2）相比在体内的血脑屏障通透性和选择性。将吲哚菁绿（ICG）标记的KS-487和ANG2皮下注射到小鼠体内，并在24、48和72小时通过体内成像评估其生物分布。ICG-KS-487和ICG-ANG2显示出相当的脑通透性，并且在时间进程曲线方面几乎相同。值得注意的是，ICG-KS-487表现出更高的脑选择性，定义为72小时时脑与肝的积累比。用ICG-KS-487处理的小鼠未观察到不良影响，包括体重减轻或主要器官的组织病理学异常。这些发现突显了KS-487出色的脑靶向特性和安全性，支持其作为治疗脑相关疾病的药物递送靶向配体的潜在用途。
单字母 Ac-GTPCTYKY-Nle-LAE-Nle-C-OH(Disulfide Bridge:C4-C14)
多字母 Ac-Gly-Thr-Pro-Cys-Thr-Tyr-Lys-Tyr-Nle-Leu-Ala-Glu-Nle-Cys-OH(Disulfide Bridge:Cys4-Cys14)
氨基酸个数 14
分子式 C73H111O22N15S2
平均分子量(MW) 1614.88
2022年，文章通过参考内源性LRP1配体的氨基酸序列，引入环化以提高稳定性和受体结合能力，并进行构效关系研究，从而确定了KS-487（Ac-GTP(CTYKY-Nle-LAE-Nle-C)-OH），这是一种与ANG2不同的新型LRP1结合环肽。文章使用基于Transwell系统的体外血脑屏障模型评估了FAM标记的KS-487和ANG2的血脑屏障通透性。KS-487的血脑屏障通透性与ANG2相当或更高，这支持了其作为高效LRP1介导的脑部递送载体的潜力。文章之前的研究表明，KS-487在小鼠血浆中稳定，孵育24小时后仍有约28%的肽残留。其促进小鼠模型中血脑屏障转运的能力也已得到证实。文章制备了展示KS-487的纳米颗粒，并证实了在小鼠中皮下注射展示KS-487的纳米颗粒能够将封装物质递送至脑组织以及皮下肿瘤组织。在本研究中，文章比较了KS-487和ANG2在体内的脑渗透情况，结果表明KS-487的脑渗透性与ANG2相当，而且KS-487对脑的选择性高于对其他器官的选择性。
图1.ICG-ANG2和ICG-KS-487的分子设计与化学合成。A）合成方案概要及ICG-ANG2和ICG-KS-487的化学结构。B）RP-HPLC确认ICG-ANG2和ICG-KS-487的点击反应形成。DBC0-ANG2和DBCO-KS-487在210.0纳米的吸收波长处被检测到。叠氮化物-ICG、ICG-ANG2和ICG-KS-487在800.5纳米的吸收波长处被检测到。
图2.ICG-ANG2和ICG-KS-487的时间依赖性脑渗透活性。将ICG标记的肽或单独的ICG皮下注射到小鼠体内，并检测脑组织中源自ICG的荧光。上图展示了每个时间点的代表性生物成像图像。下图显示了在脑的前部、后部和切开部分观察到的荧光强度（n=3，平均值±标准误）。
图3.ICG-ANG2和ICG-KS-487的时间依赖性组织分布。将ICG标记的肽或单独的ICG皮下注射到小鼠体内，并检测心脏、肺、肝、肾和脾脏中源自ICG的荧光。上图展示了给药后72小时的代表性生物成像图像。下图显示了在心脏、肺、肝、肾和脾脏中观察到的荧光强度（n=3，平均值±标准误）。
结论：
穿透血脑屏障的肽类和抗体是将难以透过血脑屏障的治疗药物递送至中枢神经系统的有效工具，它们的组合有望推动多种药物的研发。目前，以血管生成素2（ANG2）为基础的抗癌候选药物ANG1005正在研发中。在本研究中，文章证明了最近发现的具有低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）结合特性的环肽KS-487在体内的脑渗透能力几乎与在该领域众多研究中被广泛用作金标准的ANG2相当。
除了KS-487的脑渗透能力外，还展示了一种显著的化学偶联策略。文章之前建立了一种方法，能够选择性地在多赖氨酸肽（如KS-487）中引入叠氮化物（DBCO）基团，从而实现基于点击化学的多种分子偶联。该方法包括在N端引入叠氮基团，然后与过量的DBCO-PEG-DBCO反应，在N端产生一个游离的DBCO基团，且不会发生降解。文章首次将此策略应用于ANG2，证明了其对各种LRP1结合肽的通用性。此外，KS-487在小鼠血浆中的稳定性高于ANG2，在24小时后仍保留28%，这可能有助于其在药物偶联物设计中的应用。
这些发现表明，KS-487的脑渗透能力几乎与ANG2（脑靶向的金标准）相当。除了文章团队先前报道的纳米颗粒和本研究中使用的荧光染料外，KS-487还有可能与包括肽、抗体、核酸（如siRNA和反义寡核苷酸）、放射治疗剂、抗癌药物和CRISPR-Cas系统在内的多种生物活性分子偶联，用于基因编辑。KS-487在促进脑靶向分子的基础研究以及推进中枢神经系统疾病药物开发方面具有巨大潜力，而中枢神经系统疾病药物开发的需求日益增长。重要的是，这项研究首次表明，KS-487不仅具有与广泛使用的ANG2相当的血脑屏障通透性，而且在给药后72小时显示出更优的脑选择性。结合其良好的安全性特征，这些结果突显了KS-487作为脑靶向药物递送的强效靶向配体的新颖性和潜力。
参考文献：doi.org/10.1021/acs.bioconjchem.5c00352
