细胞穿透肽（cell penetrating peptides，CPPs）是一类具有细胞膜穿透作用的短肽，带正电荷，通常由 5-30 个氨基酸组成，可有效将蛋白质、多肽、核苷酸和小分子药物等导入细胞。钱永健课题组在此基础上设计了可由特定蛋白酶激活的细胞穿透肽，即可激活细胞穿透肽（activatable cell penetrating peptides，ACPPs）。

ACPPs 由 3 部分组成：两条带相反电荷的肽段和可被特定蛋白酶剪切的 linker，分子呈发夹结构。正常情况下，带负电荷的肽段会阻止 CPP（正电荷）将装载的分子带入细胞；而蛋白酶剪切 linker、释放 CPP 肽段后，CPP 可进入细胞。

小编今天要介绍的探针 AVB-620 其核心部分就是 ACPPs，AVB-620 中的 linker 可被肿瘤微环境中过表达的基质金属蛋白酶剪切，从而实现特异性靶向肿瘤。

基质金属蛋白酶

基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是细胞外基质中的一种锌依赖性内肽酶家族，主要功能是降解细胞外基质，维持基质动态平衡，在组织重构、器官发生、炎症调控和肿瘤等多种生理和病理过程中起着重要作用。

MMP-2 和 MMP-9 的表达与消化道肿瘤、乳腺癌、卵巢癌和肺癌等疾病的诊断、进展和预后密切相关，在这些肿瘤中表达升高，一般被认为在肿瘤的扩散与转移中扮演着重要的角色。

AVB-620

Avelas Bioscience 公司采用钱永健的技术，开发了靶向 MMP-2 和 MMP-9 的探针 AVB-620，用于改善乳腺癌的诊断与治疗。与我们之前介绍的基于配受体结合的探针不同，AVB-620 的靶向性来源于能被 MMP-2/9 特异剪切的 linker。

探针中包含两个荧光基团：与 CPP 连接的 Cy5 和与带负电荷肽段连接的 Cy7。在正常情况下，探针呈发夹结构，Cy5 和 Cy7 紧邻，由于 FRET 作用（见下文），Cy5 供体荧光淬灭，而 Cy7 受体则荧光增强。而在肿瘤微环境中，过表达的 MMP-2/9 会剪切 linker，释放 CPP-Cy5，干扰 FRET 作用，导致 Cy5 荧光增强，Cy7 荧光减弱。此外，Cy5 上连接的 CPP 也可将 Cy5 带入细胞中。

通过 Cy5/Cy7 的荧光比例，就可以获知基质中 MMP-2/9 的情况，这也被称为荧光比例成像（fluorescence ratio image）。下图中淋巴结（箭头）的色彩并不是真实的荧光，而是反映了荧光的比值，比值越高，颜色越红。

什么是 FRET？

荧光共振能量转移（Fluorescence Resonance Energy Transfer，FRET）指在两个不同的荧光基团中，如果一个荧光基团（供体 Donor）的发射光谱与另一个基团（受体Acceptor）的吸收光谱有一定的重叠，当这两个荧光基团间的距离足够近时（一般小于100Å），就可观察到荧光能量由供体向受体转移的现象。即以供体的激发波长激发时，可观察到受体发射的荧光。

简而言之，在 AVB-620 中，Cy5 是供体，Cy7 是受体。二者的吸收峰分别是 650 和 750nm（分别对应 B 图中的两个峰）。而在 630nm 激发光下，未被剪切的 AVB-620 发射光谱偏向 Cy7（C 图红线），表明荧光能量转移至 Cy7 受体；当 MMP-9 作用后，Cy5 被释放，发射光谱发生了改变（ C 图蓝线）。

乳腺癌

目前，AVB-620 主要用于乳腺癌术中离体检测。临床 I 期研究已完成，II 期正在进行中。

由于探针包含两个荧光基团，所以使用的成像系统较为复杂，需要 3 台相机：一台普通的白光彩色相机和两台荧光相机。系统可以生成 4 种实时图像：白光彩色图像、Cy5 和 Cy7 荧光图像，以及 Cy5/Cy7 荧光比例图像。

I 期研究（NCT02391194）中共包含 27 名乳腺癌患者。给药方式为采用术前一天或手术当天静脉输注。研究中首先要确定肿瘤组织的荧光比例（fluorescence ratio，FR）。研究人员比较了阴性和阳性组织的 FR，结果表明，在手术当天给药的患者中，肿瘤组织的平均 FR 为 1.09±0.18，周围正常组织为 0.54±0.04；术前一天给药的患者中，肿瘤组织的平均 FR为 1.90±0.18，正常组织为 1.17±0.20。

肿瘤感兴趣区（region of interest，ROI）被定义为高 FR 区（具体数值未公布）。由此发现的肿瘤 ROI 与医生发现的病灶和病理结果一致。表明 AVB-620 在术中鉴定肿瘤组织上有潜在的应用价值。