科研人员开发多肽类药物全新筛选平台

    近年来，多肽类药物的有效性与安全性优势日益凸显，多种创新疗法已获批用于临床治疗。DNA编码多肽文库（PDEL）凭借高通量、操作简便、样品需求量低、筛选成本可控及流程高效等特点，在非天然多肽分子研究领域展现出独特优势，其通过化学合成，实现了多肽序列与DNA标签的共价偶联，突破了传统多肽展示技术的化学兼容性局限，并可灵活引入非天然氨基酸，拓展了多肽药物的设计与优化空间。然而，现有PDEL缺乏有效纯化手段，在文库长度、整体纯度及序列均一性方面存在明显不足。随着多肽长度增加，Fmoc氨基酸与DNA偶联过程中的未反应原料及副产物逐步累积，截短肽与非目标序列比例升高且逐步占据主导，导致PDEL整体质量随长度增加而明显下降。这种质量劣化不仅降低筛选效率，还易引入大量假阳性、假阴性结果，干扰真实高亲和力配体的识别，进而增加高质量多肽分子的发现难度。

    针对上述问题，中国科学院上海药物研究所研究团队提出了新型非天然多肽文库构建策略。该策略通过固相捕获与纯化相结合的设计，有效突破了传统DNA编码多肽文库在质量控制与序列偏向方面的技术瓶颈，为高效筛选与开发多肽药物提供了更稳健、可拓展的基础平台。

研究团队提出了基于叠氮修饰Fmoc（mFmoc）保护氨基酸的PDEL构建策略。该策略借助点击化学反应，使叠氮功能化氨基酸在建库时与炔基修饰介孔硅胶固相载体发生高效共价偶联；随后，在常规5%哌啶Fmoc脱保护条件下，同步实现多肽释放与固相纯化，最终获得高纯度DNA编码多肽文库。通过在每轮合成后进行固相纯化，研究团队构建了由5个残基组成、整体纯度超过95%的DNA编码多肽文库，明显提升了文库质量与序列可靠性。

为验证该策略的有效性，研究团队以转铁蛋白受体1（TfR1）为筛选靶点，采用纯化PDEL与传统DNA编码D型多肽文库进行平行筛选与系统比较。结果表明，基于纯化策略构建的文库所获得的候选多肽在序列同源性及靶点特异性方面均得到明显提升，证明了该方法在提高筛选准确性与效率方面的优势。

研究团队进一步对纯化文库中富集度较高的候选序列开展化学合成与体外功能验证，获得了多个对TfR1具有纳摩尔级亲和力的结合肽。其中，代表性分子TR17的解离常数达到176nM，展现出良好的结合活性。上述结果表明，该策略为构建高质量、可引入非天然结构单元的DNA编码多肽文库提供了稳健且可扩展的技术路径，标志了多肽药物发现领域的重要技术进展。

2月18日，相关研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究工作得到国家自然科学基金委员会的支持。

论文链接

传统DNA编码多肽文库与基于mFmoc氨基酸纯化策略构建PDEL的示意图

传统DNA编码多肽文库与纯化PDEL在亲和筛选结果上的对比分析