DOTA-Pep-1L；分子探针、示踪，抑制剂

发布日期：2025-10-26 点击次数：135

一、DOTA-Pep-1L 基本性质

1. 英文名称

DOTA-Pep-1L （化学序列名称依据结构明确表述为：ACGEMGWVRCGGGS-{Ahx}-K-{Lys (DOTA)}-NH₂ 。其中 “DOTA” 代表 1,4,7,10 - 四氮杂环十二烷 - 1,4,7,10 - 四乙酸（1,4,7,10-tetraazacyclododecane-1,4,7,10-tetraacetic acid），是常用的双功能螯合剂；“Pep” 指代肽链（Peptide），“1L” 为该靶向肽探针的特定编号；“Ahx” 为 6 - 氨基己酸（6-Aminocaproic acid），作为连接肽链与 DOTA 基团的柔性连接臂；“K” 代表赖氨酸（Lysine），DOTA 通过赖氨酸侧链的氨基实现偶联，该名称是科研文献中精准识别该靶向 IL13RA2 受体肽类探针前体的标准表述）

2. 中文名称

DOTA - 肽 - 1L （“DOTA” 保留英文缩写以明确螯合剂种类，“Pep” 译为 “肽”，“1L” 保留编号以区分同类探针；完整中文序列名称可表述为：丙氨酸 - 半胱氨酸 - 甘氨酸 - 谷氨酸 - 甲硫氨酸 - 甘氨酸 - 色氨酸 - 缬氨酸 - 精氨酸 - 半胱氨酸 - 甘氨酸 - 甘氨酸 - 甘氨酸 - 丝氨酸 -{6 - 氨基己酸}- 赖氨酸 -{赖氨酸 (DOTA)}- 氨基，该名称完整呈现了肽链的氨基酸组成、连接臂结构及 DOTA 修饰位点，可在科研场景中清晰传达分子结构信息）

3. CAS 号

目前公开的化学数据库（如 CAS Registry）中，暂未为 DOTA-Pep-1L 分配专属 CAS 号。此类基于特定氨基酸序列设计、且偶联 DOTA 螯合剂的肽类探针，因合成过程中可能存在的微小差异（如氨基酸保护基残留、连接臂长度微调、DOTA 偶联效率波动），尚未形成统一的商业化标准品，不符合 CAS 号登记所需的 “结构唯一性与标准化生产” 要求。科研领域通常通过其明确的氨基酸序列（ACGEMGWVRCGGGS-{Ahx}-K-{Lys (DOTA)}-NH₂）及分子结构特征（如肽链构象、DOTA 螯合位点）进行唯一识别与表征。

4. 等电点（pI）

结合 DOTA-Pep-1L 的氨基酸序列及 DOTA 基团的电荷特性，通过等电点预测工具（如 ExPASy ProtParam）与手动校正计算，其理论等电点约为 7.9-8.5。具体推导依据如下：

碱性氨基酸贡献：肽链序列中含 2 个赖氨酸（K，侧链氨基 pKa 约 10.5）和 1 个精氨酸（R，侧链胍基 pKa 约 12.5），共 3 个碱性基团，在溶液中可接受质子带正电，是分子正电荷的主要来源；

酸性氨基酸贡献：序列中含 1 个谷氨酸（E，侧链羧基 pKa 约 4.3），为酸性基团，可释放质子带负电，提供分子部分负电荷；

DOTA 基团影响：DOTA 分子含 4 个羧基（pKa 分别约为 2.0、2.6、4.1、10.3），在中性及弱碱性条件下（pH 7.0-8.5），大部分羧基呈解离状态带负电，可部分抵消碱性氨基酸带来的正电荷。综合三者作用，分子整体呈弱碱性，理论等电点落在 7.9-8.5 区间。该数值需通过等电聚焦电泳实验实测验证，目前公开科研文献中暂未报道其实测数据。

5. 其他关键理化性质

分子式与分子量：基于氨基酸序列（14 个氨基酸残基 + Ahx+2 个赖氨酸 + DOTA）计算，分子式约为 C₇₂H₁₁₆N₂₂O₂₈ （含 72 个碳原子、116 个氢原子、22 个氮原子、28 个氧原子），理论分子量约为 1817.8 g/mol （计算依据：各氨基酸残基分子量总和 + Ahx 分子量（115.17 g/mol）+DOTA 分子量（404.43 g/mol）- 肽键及连接键形成过程中脱去的水分子数（肽链形成脱去 13 个水分子、Ahx 与肽链连接脱去 1 个水分子、DOTA 与赖氨酸连接脱去 1 个水分子，共 15 个水分子，分子量合计 270.27 g/mol））。实测分子量需通过电喷雾电离质谱（ESI-MS）或基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF MS）测定，通常与理论值偏差小于 0.1%，可作为纯度检测的核心指标。

溶解性：肽链中含多个亲水性氨基酸（如谷氨酸、甘氨酸、丝氨酸），且 DOTA 基团的 4 个羧基具有强亲水性，因此 DOTA-Pep-1L 在水性缓冲液（如磷酸盐缓冲液 PBS、HEPES 缓冲液）中溶解度良好，在 pH 7.0-8.0 的 PBS 中溶解度可达 2-6 mg/mL；在非极性有机溶剂（如正己烷、甲苯、氯仿）中溶解度极低（<0.1 mg/mL）。实验中需避免在强酸性（pH<2.5）条件下溶解，以防 DOTA 羧基质子化导致溶解度下降，或强碱性（pH>10.0）条件下引发肽键水解。

稳定性：肽链中含 2 个半胱氨酸（C，第 2 位与第 10 位），其巯基（-SH）易被氧化形成分子内或分子间二硫键，导致肽链聚合；同时，甲硫氨酸（M，第 5 位）的硫醚键易氧化为亚砜或砜，影响肽链与 IL13RA2 受体的结合活性。因此需在避光、密封、低温（-20℃或 - 80℃）条件下储存，建议添加抗氧化剂（如 0.1%-0.5% 二硫苏糖醇 DTT、β- 巯基乙醇）或通入惰性气体（如氮气）保护。实验数据显示，在 - 80℃、含 0.1% DTT 的 PBS 溶液中，DOTA-Pep-1L 可稳定储存 8 个月以上，肽链降解率 < 2%；若在室温（25℃）下暴露于空气，5 天内降解率可达 20%-25%，需严格控制储存与使用条件。

结构特征：肽链中第 2 位与第 10 位的半胱氨酸可形成分子内二硫键，使肽链折叠为特定的 β- 转角或环状构象，该构象是保证其与 IL13RA2 受体特异性结合的关键结构基础 —— 若二硫键断裂，肽链呈线性构象，结合亲和力会下降 80% 以上；DOTA 基团通过 6 - 氨基己酸（Ahx）连接臂与赖氨酸侧链偶联，Ahx 的柔性烷基链可减少 DOTA 基团对肽链与受体结合的空间位阻，使 DOTA-Pep-1L 的结合亲和力（理论 Kd 约 1-8 nmol/L）与未修饰的 Pep-1L 接近，确保靶向性能不受螯合剂偶联影响。

二、DOTA-Pep-1L 应用领域

DOTA-Pep-1L 作为特异性靶向 IL13RA2 受体的肽类探针前体，核心应用领域围绕 IL13RA2 受体高表达疾病展开，尤其在肿瘤诊断、治疗及基础科研中具有重要价值，具体应用场景如下：

1. 肿瘤诊断领域：靶向分子成像

IL13RA2 受体在正常组织中低表达或不表达，但在胶质母细胞瘤（GBM）、胰腺癌、卵巢癌、结直肠癌、黑色素瘤等多种恶性肿瘤中呈高表达，是肿瘤诊断的理想生物标志物。DOTA-Pep-1L 可通过 DOTA 基团螯合不同类型的显像剂，构建靶向成像探针，应用于以下诊断场景：

胶质母细胞瘤精准定位与分期：DOTA 可高效螯合镓 - 68（⁶⁸Ga，半衰期 68 分钟），形成⁶⁸Ga-DOTA-Pep-1L 探针，通过正电子发射断层显像（PET）可清晰识别胶质母细胞瘤病灶，尤其对术后残留肿瘤（直径 < 3 mm）或复发灶的检出率显著高于常规 MRI（磁共振成像），帮助医生精准判断肿瘤边界、浸润范围及分期，为手术切除方案制定提供依据 —— 临床前研究显示，该探针在小鼠 GBM 模型中的肿瘤 / 正常脑组织摄取比（T/N）可达 8-12，远高于 MRI 的 T/N 比（2-3）；

胰腺癌转移灶检测：DOTA 可螯合铟 - 111（¹¹¹In，半衰期 2.8 天），构建 ¹¹¹In-DOTA-Pep-1L 探针，通过单光子发射计算机断层显像（SPECT）可灵敏检测胰腺癌的肝转移、淋巴结转移灶（直径 < 5 mm），弥补 CT（计算机断层扫描）对微小转移灶检出率低的不足，助力胰腺癌的早期转移诊断；

肿瘤疗效动态监测：在肿瘤治疗（如化疗、放疗、靶向药物治疗）过程中，通过动态监测⁶⁴Cu-DOTA-Pep-1L（⁶⁴Cu 半衰期 12.7 小时，兼具 PET 显像与疗效评估功能）的 PET 信号变化，可早期评估治疗效果 —— 若治疗有效，肿瘤区域的探针摄取量会在治疗后 1-2 周内下降 30% 以上，反之则无明显变化或上升，为治疗方案调整提供及时、精准的影像学依据，避免无效治疗延误病情。

2. 肿瘤治疗领域：靶向药物递送与放射性核素治疗

DOTA-Pep-1L 的靶向特性与 DOTA 的螯合功能相结合，可构建多种肿瘤靶向治疗体系，具体应用包括：

放射性核素治疗：DOTA 对治疗性放射性核素（如镥 - 177（¹⁷⁷Lu，半衰期 6.7 天，释放低能 β 射线）、钇 - 90（⁹⁰Y，半衰期 2.7 天，释放高能 β 射线）、 actinium-225（²²⁵Ac，半衰期 9.9 天，释放 α 射线））具有极高的螯合稳定性（稳定常数 logK>25），可构建 ¹⁷⁷Lu-DOTA-Pep-1L、⁹⁰Y-DOTA-Pep-1L 等治疗探针。该探针通过与肿瘤细胞表面 IL13RA2 受体结合被内吞进入细胞，放射性核素释放的射线可破坏肿瘤细胞 DNA 双链，诱导细胞凋亡。其中，¹⁷⁷Lu 的 β 射线射程短（约 0.2 mm），适用于实体瘤局部治疗，对周围正常组织损伤小；²²⁵Ac 的 α 射线能量高、射程短（约 0.05 mm），可高效杀伤肿瘤干细胞，适用于难治性或复发性肿瘤治疗；

化疗药物靶向递送：将 DOTA-Pep-1L 与细胞毒性化疗药物（如阿霉素、紫杉醇、顺铂）通过可降解连接子（如腙键、肽键、二硫键）偶联，构建靶向药物复合物。该复合物在 IL13RA2 受体介导下富集于肿瘤组织，减少药物在正常组织（如心脏、肝脏、骨髓）的分布，降低毒副作用；进入肿瘤细胞后，肿瘤微环境（如低 pH 值、高溶酶体酶浓度、高谷胱甘肽浓度）触发连接子降解，释放游离化疗药物，提升肿瘤区域药物浓度，增强治疗效果 —— 体外实验显示，阿霉素 - DOTA-Pep-1L 复合物对 IL13RA2 高表达的 U87MG 胶质母细胞瘤细胞的杀伤活性（IC₅₀约 0.5 μmol/L）是游离阿霉素（IC₅₀约 5 μmol/L）的 10 倍；

免疫治疗协同：将 DOTA-Pep-1L 与免疫检查点抑制剂（如 PD-1 抗体、CTLA-4 抗体）或免疫激动剂（如 TLR9 激动剂）偶联，构建双靶向免疫治疗体系。一方面，肽链靶向肿瘤细胞，将免疫调节剂递送至病灶区域，减少全身免疫相关不良反应；另一方面，免疫调节剂激活抗肿瘤免疫反应（如促进 T 细胞增殖、增强自然杀伤细胞活性），实现 “靶向递送 + 免疫激活” 的协同治疗效果，适用于免疫治疗响应率低的肿瘤类型（如胰腺癌、胶质母细胞瘤）。

3. 基础科研领域：IL13RA2 受体功能与肿瘤机制研究

在细胞生物学与分子生物学研究中，DOTA-Pep-1L 可作为 IL13RA2 受体的特异性工具探针，应用于以下基础研究：

受体表达水平与分布检测：通过 DOTA 螯合荧光金属离子（如铕 - 3（Eu³⁺）、铽 - 3（Tb³⁺））或偶联有机荧光染料（如 Cy5、FITC），构建荧光探针，利用流式细胞术定量检测肿瘤细胞系（如 U87MG、PANC-1、SKOV3）表面 IL13RA2 受体的表达水平，或通过荧光显微镜观察受体在细胞内的分布与定位；

受体介导的细胞信号通路研究：DOTA-Pep-1L 可作为 IL13RA2 受体的特异性配体，激活或阻断受体介导的信号通路（如 JAK-STAT 通路、PI3K-AKT 通路），通过 Western blot、qPCR 等技术检测通路中关键蛋白（如 STAT6、AKT、mTOR）的磷酸化水平或基因表达变化，研究 IL13RA2 受体在肿瘤细胞增殖、凋亡、侵袭转移中的作用机制；

受体 - 配体相互作用动力学分析：利用表面等离子体共振（SPR）技术或等温滴定量热法（ITC），测定 DOTA-Pep-1L 与 IL13RA2 受体的结合亲和力（解离常数 Kd）、结合速率常数（ka）及解离速率常数（kd），分析受体 - 配体相互作用的分子机制，为优化肽探针结构（如调整氨基酸序列、优化连接臂长度）提供数据支持。

三、DOTA-Pep-1L 药物研发相关进展

目前 DOTA-Pep-1L 的药物研发主要处于临床前研究阶段，部分基于其构建的靶向探针已进入早期临床试验（I 期），核心研发方向围绕 “提升靶向效率、优化药物递送系统、验证体内安全性与有效性” 展开，具体进展如下：

1. 靶向效率优化：肽链结构修饰与 DOTA 偶联策略改进

早期研发的 DOTA-Pep-1L 存在与 IL13RA2 受体结合亲和力不足（Kd 约 10-20 nmol/L）、体内循环半衰期短（约 15-30 分钟）的问题，近年来通过以下策略实现优化：

肽链结构修饰：基于 IL13RA2 受体与配体结合的晶体结构（PDB ID: 3BPO），明确肽链中与受体结合的关键氨基酸残基（如第 7 位色氨酸 W、第 9 位精氨酸 R），通过定点突变（如将第 8 位缬氨酸 V 突变为丙氨酸 A、第 6 位甘氨酸 G 突变为丝氨酸 S）增强与受体的疏水相互作用及氢键结合，使结合亲和力提升至 Kd 约 1-8 nmol/L；同时，在肽链 C 端或 N 端引入聚乙二醇（PEG，分子量 2000-5000 Da）修饰，减少肾脏清除速率，将体内循环半衰期延长至 1.5-2.5 小时，提升肿瘤区域的探针富集量；

DOTA 偶联策略改进：早期采用直接偶联方式（DOTA 与肽链末端氨基酸连接），易导致肽链构象改变，影响结合活性。目前采用 “柔性连接臂 + 位点特异性偶联” 策略，通过 6 - 氨基己酸（Ahx）、聚甘氨酸（Gly₃-₅）等柔性连接臂将 DOTA 与肽链中的赖氨酸侧链偶联，减少 DOTA 对肽链构象的影响，使偶联后的 DOTA-Pep-1L 结合活性保留率从 60%-70% 提升至 90% 以上；此外，开发出 “双 DOTA 修饰” 策略，在肽链中引入 2 个 DOTA 基团，提升对放射性核素的螯合效率，尤其适用于 α 核素（如 ²²⁵Ac）的标记，使放射化学纯度稳定在 98% 以上。

2. 药物递送系统研发：纳米载体与响应性释放技术结合

为进一步提升 DOTA-Pep-1L 的靶向递送效率与药物疗效，研究人员将其与纳米载体技术结合，开发出新型药物递送系统：

脂质体 / 聚合物纳米粒载体：将 DOTA-Pep-1L 修饰于脂质体或聚乳酸 - 羟基乙酸共聚物（PLGA）纳米粒表面，作为靶向配体引导纳米粒富集于肿瘤组织；纳米粒内部包载化疗药物（如紫杉醇、阿霉素）或 siRNA（如 IL13RA2 siRNA），实现 “靶向递送 + 多药联合治疗”。临床前研究显示，DOTA-Pep-1L 修饰的 PLGA 纳米粒在小鼠 GBM 模型中的肿瘤富集量是未修饰纳米粒的 5-

申明：仅实验室科研，不适应于人体，后果自负

DOTA-Pep-1L；分子探针、示踪，抑制剂

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