分享一篇发表在Nature Communications上的文章An all-in-one tetrazine reagent for cysteine selective labeling and bioorthogonal activable prodrug construction。文章的通讯作者是来自四川大学华西医院的吴昊星教授，他们组的研究方向是通过设计生物正交反应和化学选择性修饰方法来开发新的成像探针以及诊疗方法。
前药是目前治疗癌症所用的新策略之一，其中多肽药物复合物（PDC）具有比较好的亲和力以及药代动力学效果，有潜力成为下一代治疗方法。PDC需要将前药与多肽共价连接，并在到达作用部位之后才释放药物发挥功能，因此，需要优化方法来实现多肽和药物的有效共价偶联以及之后的精确靶向释放。本文中，作者设计了一种多合一四嗪试剂，能够以模块化、高化学选择性的方法将生物正交基团以及前药偶联在多肽上，并实现精准的靶向释放。
在之前的研究中，作者与合作者开发了一种新的生物正交点击释放方法，使用反式环辛烯TCO和四嗪Tz之间的反应来释放胺、苯酚或者羧酸。在本文中，作者进一步设计了乙烯基取代的四嗪化合物3-乙烯基-6-氧甲基-丁肟（voTz），其中氧甲基可以连接荧光或药物分子，乙烯基则能够特异性与半胱氨酸反应从而实现与肽段的偶联。作者在体外实验验证了voTz和半胱氨酸之间特异性的反应，随后以模块化的方式构建了连接DOX等药物或者荧光分子偶联的试剂，最后将他们偶联到不同的含半胱氨酸肽段上。这些新的多肽前药复合物在溶液中倾向于自组装成单组分的纳米药物，有可能帮助在生物系统中减缓降解。此外，在TCO刺激下，原本偶联的荧光分子或者药物能迅速释放，说明生物正交点击释放反应有效发生。
之后，作者检测多肽药物复合物在细胞和肿瘤模型中的效果。使用RGD-FL荧光标记肽预处理的αvβ3阳性SKOV3卵巢癌细胞，在TCO处理诱发生物正交反应后，可以明显检测到荧光信号增加，说明荧光分子在细胞内得到释放；相比之下，未加TCO诱导或者αvβ3低表达的MCF细胞则均没有明显的信号增加。使用RGD-Dox处理αvβ3阳性并用TCO诱导后，细胞明显死亡；相比于单独使用Dox或者Dox前药进行处理的条件，RGD-Dox处理并被TCO诱导后细胞内Dox水平以及细胞毒性明显更增加。最后，在小鼠肿瘤模型中，RGD-Dox和TCO诱导的组合能够比Dox更有效的抑制肿瘤生长，且不影响小鼠正常体重，说明这一多肽前药复合物的有效性以及安全性。
总之，本文作者设计了多合一的四嗪试剂voTz来实现生物正交活性多肽前药复合物的多合一模块化合成。
文章链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47188-6
原文引用：https://doi.org/10.1038/s41467-024-47188-6
