尽管细胞穿透肽能够将货物转运入细胞，但它们存在一些缺陷，比如缺乏特异性、稳定性有限以及在体内快速消除。人们开发了多种方法来优化其药理特性。化学修饰或重新设计非关键氨基酸是解决上述局限性的最常见方法。在此，我们将讨论一些在细胞穿透肽优化中最常用的策略。

1. 提高细胞穿透肽（CPPs）的稳定性

细胞穿透肽（CPPs）稳定性差的主要原因是它们在接触细胞或血清后容易被蛋白酶降解。因此，通过化学修饰削弱酶的识别能力可以延长 CPP 的半衰期，并增加进入细胞的 CPP 数量。在肽修饰中合理应用 D-氨基酸或非天然氨基酸常用于提高稳定性，尤其是在肽末端取代的情况下。D-氨基酸不会被代谢酶识别，并可能导致立体构象的变化，从而使修饰后的肽在细胞质中停留更长时间。此外，一些非天然氨基酸也有类似的效果。例如，鸟氨酸可以替代赖氨酸残基，阻碍酶的识别和切割，同时不会改变肽的电荷，使细胞摄取顺利进行。此外，将 CPP 与聚乙二醇（PEG）结合可以提高肽的代谢稳定性和循环半衰期，改善溶解性，并降低免疫原性。

2. 提高细胞穿透肽（CPPs）的内化效率

对于某些细胞穿透肽（CPPs）而言，由于其内化浓度与有效摄取浓度之间存在较大差异（约 10 倍），其初始内化效率有限，因此需要进一步优化。环化细胞穿透肽和设计钉合肽是增强细胞穿透肽内化的两种主要化学修饰方法。大量研究表明，环状细胞穿透肽比线性肽具有更高的内化效率和稳定性，并且与靶受体的亲和力更强。此外，它们能够更成功地逃出内体或以非内吞作用的方式进入细胞，从而获得较高的细胞穿透效率。钉合肽的设计是通过共价键将肽序列中特定位置（（i，i + 4 或 i，i + 7））的氨基酸残基连接起来。这种方法在肽的侧链上形成一个烃链环，提高了其螺旋性、稳定性和结合亲和力，并促进了其与细胞膜疏水部分的相互作用，从而促进细胞穿透。

此外，还有一些其他的方法可以提高环肽的细胞内化效率。环肽的 N-甲基化能够进一步提高细胞穿透性、口服生物利用度和选择性。引入芳香族基团，如色氨酸残基、Fmoc 和芘丁酸，可以在一定程度上提高肽的内化。此外，一些金属配合物与带负电荷的细胞膜具有结合亲和力，例如 2，2'-二吡咯亚甲胺（DPA）和锌（II）离子。因此，当环肽与金属配合物结合时，其内化效率可以得到提高。

3. 提高细胞穿透肽的选择性

根据上述知识，从渗透机制的角度来看，细胞穿透肽（CPPs）没有细胞或组织特异性。因此，细胞穿透肽在化疗中的重要发展方向是提高其对肿瘤组织或细胞的靶向性。

其中一个发展方向是使用可激活的细胞穿透肽（ACPPs）。具体来说，通过特定基团掩盖细胞穿透肽的膜通透性，然后在肿瘤组织中恢复其通透性。在这种策略中，基于肿瘤微环境的各种可裂解的位点特异性连接子或肽序列是必不可少的。根据肿瘤微环境的特征，可以使用相应的可裂解连接子或肽序列。在正常组织中，ACPPs 不起作用。而在肿瘤组织附近，连接子或序列断裂，掩蔽基团离开，细胞穿透肽暴露出来，恢复膜通透性，将货物带入肿瘤细胞。

另一个方向是将特定分子（肿瘤靶向肽、抗体等）与细胞穿透肽连接起来，以获得细胞或组织选择性。其中，肿瘤靶向肽是肽类药物载体在肿瘤治疗中的主要发展方向。RGD 和 NGR 是最早发现的肿瘤靶向肽，它们在靶向药物递送中的应用现已相当普遍。在肿瘤微环境中，一些特定的受体或标志物是肿瘤靶向肽的主要靶点，因此研究人员可以通过共轭、插入和双环肽化等多种组合方法将肿瘤靶向肽整合到细胞穿透肽中，用于药物递送设计。实验表明，这种药物递送单元能够实现对特定组织的高度选择性和出色的细胞渗透性。

如上所述，细胞穿透肽因其结构和功能特性存在一些局限性，人们已进行了各种化学修饰以克服这些问题。特别是提高细胞或组织特异性是细胞穿透肽应用于治疗剂靶向递送时的一个关键发展方向。肿瘤靶向优化策略主要基于肿瘤微环境，因为与正常组织相比，肿瘤微环境存在一些特殊变化，如过度表达、异常激活或增加等。基于上述两种策略，我们将主要通过总结和分析过去十年的发展状况，对相关策略和肽进行详细介绍。

参考文献：doi.org/10.1021/acs.molpharmaceut.2c00629