J Control Release：脂肪酸共轭的EPI-X4衍生物具有较高的活性和体内稳定性

内源性肽抑制剂CXCR4 (EPI-X4)是一种16聚肽，可选择性结合C-X-C趋化因子受体4型(CXCR4)，这种肽是在酸性条件下通过人血清白蛋白(HSA)的蛋白水解裂解产生的。EPI-X4包含HSA的408-423残基，通过CXCR4最初的7个氨基酸残基特异性地与CXCR4相互作用。EPI-X4作为内源性拮抗剂，抑制cxcl12诱导的受体信号传导。此外，在缺乏CXCL12的情况下，EPIX4通过减少基础CXCR4信号传导而发挥反向激动剂的作用。

CXCL12或CXCR4的失调或过表达与自身免疫、炎症和癌症疾病相关，包括肿瘤进展和转移，使CXCR4成为各种慢性炎症疾病和癌症的一个有吸引力的治疗靶点。目前，fda唯一批准的CXCR4拮抗剂是AMD3100和BL-8040，前者主要用于外周血干细胞移植，因为其药代动力学和长期给药后的不良反应存在局限性，后者最近获得fda批准用于自体干细胞移植。尽管如此，迫切需要针对cxcr4相关疾病的新型药物。

视网膜母细胞瘤(RB)是一种罕见的眼内肿瘤，主要发生在幼儿。早期RB有很高的治愈率，超过90%的儿童存活并至少保持一只眼睛的视力，然而，如果癌症已经扩散到眼外或诊断和治疗延迟，结果往往不太好。此外，与当前治疗相关的继发性肿瘤或化疗耐药也可能发生。因此，仍然需要新的或辅助疗法。CXCR4在RB中表达，可能是视网膜母细胞瘤治疗的有用靶点。

EPI-X4因其高受体特异性、低线粒体细胞毒性和双重拮抗和逆激动剂活性而成为临床开发的有希望的候选药物，然而，其对CXCR4的初始抑制效力(IC50值在两位数微摩尔范围内)不足以用于治疗应用。为了增强其有效性，定量构效关系(QSAR)研究确定了两种12聚衍生物，WSC02和jm# 21，在纳摩尔范围内表现出增强的拮抗作用。EPI-X4 jm# 21小鼠模型研究表明，EPI-X4 jm# 21分别通过局部给药至肺部或皮肤，可有效预防气道炎症和特应性皮炎。

然而，尽管取得了这些进展，两种优化的EPI-X4衍生物在人血浆中的稳定性都很低，因为n端酶促降解，半衰期<10分钟。为了提高系统给药的稳定性，已经探索了一些策略，如加入非天然氨基酸或更大的聚合物衍生化。然而，尽管这些新型衍生物在血浆中表现出对酶降解的抵抗力增强，但它们的功效却有所下降，阻碍了它们在临床前研究中的进展。提高稳定性和治疗效力仍然是优化EPI-X4衍生物以用于未来临床应用的关键挑战。

图片来源：https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2024.07.049               

近日，来自德国乌尔姆大学医学中心分子病毒学研究所的研究者们在J Control Release杂志上发表了题为“Fatty acid conjugated EPI-X4 derivatives with increased activity and in vivo stability”的文章，该研究不仅阐明了EPI-X4衍生物的优化轨迹，而且强调了稳定性和疗效之间复杂的相互作用，这使得它们有希望进一步用于治疗癌症或慢性炎症性疾病的临床前开发。

CXCL12/CXCR4轴的失调与自身免疫、炎症和癌性疾病有关，将CXCR4定位为关键的治疗靶点。研究者评估了特异性内源性CXCR4拮抗剂EPI-X4的优化变体，解决了目前在稳定性和效力方面的挑战。构效关系研究探讨了EPI-X4衍生物与长链脂肪酸的结合，增强了血清白蛋白相互作用和受体亲和力。

分子动力学模拟显示，脂质部分通过受体n端疏水接触稳定肽-受体相互作用，将脂肽锚定在CXCR4结合口袋内并维持必要的受体相互作用。因此，脂化导致受体亲和力和拮抗活性增加。

3.5 mg/kg多肽jm# 143的小鼠生物利用度

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此外，通过与人血清白蛋白相互作用，脂化EPI-X4衍生物在人血浆中表现出持续的稳定性，并延长了体内循环时间。选定的候选药物在体外和卵内对人视网膜母细胞瘤细胞显示出显著的治疗潜力，先导衍生物与非脂化衍生物相比显示出更高的疗效。这项研究不仅阐明了EPI-X4衍生物的优化轨迹，而且强调了稳定性和疗效之间复杂的相互作用，这对于描述它们在临床应用中的转化潜力至关重要。

体外研究CXCR4抑制剂对视网膜母细胞瘤细胞的影响

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综上所述，脂化显著提高了优化后的EPI-X4衍生物的稳定性和体内循环半衰期，这些先导化合物在低纳摩尔范围内表现出拮抗活性，并在体内维持数小时的活性，这使得它们有希望进一步用于治疗癌症或慢性炎症性疾病的临床前开发。(生物谷 Bioon.com）

参考文献：

Mirja Harms et al. Fatty acid conjugated EPI-X4 derivatives with increased activity and in vivo stability. J Control Release. 2024 Jul 30:373:583-598. doi: 10.1016/j.jconrel.2024.07.049.