Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1045110.32607/20758251-2016-8-1-48-57ReviewsОбзорыResearch ArticlePhage Peptide Libraries As a Source of Targeted LigandsФаговые пептидные библиотеки как источник адресующих лигандовNemudrayaA. A.НемудраяA. A.
Russian Federation
kuligina@niboch.nsc.ruRichterV. A.РихтерВ. A.
Russian Federation
kuligina@niboch.nsc.ruKuliginaE. V.КулигинаE. В.
Russian Federation
kuligina@niboch.nsc.ruInstitute of Chemical Biology and Fundamental Medicine, Siberian Branch of the Russian Academy of SciencesИнститут химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН1503201681VOL 8, NO1 (2016)ТОМ 8, №1 (2016)485717012020Copyright ©; 2016, Nemudraya A.A., Richter V.A., Kuligina E.V.Copyright ©; 2016, Немудрая A.A., Рихтер В.A., Кулигина E.В.2016Nemudraya A.A., Richter V.A., Kuligina E.V.Немудрая A.A., Рихтер В.A., Кулигина E.В.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10451

One of the dominant trends in modern pharmacology is the creation of drugs that act directly on the lesion focus and have minimal toxicity on healthy tissues and organs. This problem is particularly acute in relation to oncologic diseases. Short tissue- and organ-specific peptides capable of delivering drugs to the affected organ or tissue are considered promising targeted agents that can be used in the diagnosis and therapy of diseases, including cancer. The review discusses in detail the technology of phage display as a method for obtaining specific targeted peptide agents and offers examples of their use in diagnostic and clinical practice.

Одно из ключевых направлений развития современной фармакологии - создание лекарственных средств, воздействующих непосредственно на очаг поражения и оказывающих минимальный токсический эффект на здоровые ткани и органы. Особенно остро эта проблема стоит в случае онкологических заболеваний. Короткие ткане- и органоспецифические пептиды, способные доставлять лекарственные средства к пораженному органу или ткани, считаются перспективными адресными агентами, которые могут использоваться как в диагностике, так и в терапии заболеваний, в том числе онкологических. В обзоре подробно рассмотрена технология фагового дисплея как метода получения специфических адресных пептидных агентов, приведены примеры их применения в диагностической и клинической практике.

targeted peptidesdrug deliveryphage displayphage peptide librariesадресные пептидыдоставка лекарственных средствфаговый дисплейфаговые пептидные библиотекиThis work was supported by the Ministry of Education of Russia (Federal Target Program “Researches and Development in the Priority Directions of Development of a Scientific and Technological Complex of Russia for 2014–2020”, agreement № 14.607.21.0063, unique identifier for the project RFMEFI60714X0063).Работа поддержана Минобрнауки России (ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2014–2020 годы», соглашение № 14.607.21.0063, уникальный идентификатор проекта RFMEFI60714X0063).[1] Wicki A., Witzigmann D., Balasubramanian V., Huwyler J. // J. Control Release. 2015, V.200, P.138-157[2] Ruoslahti E. // Nat. Rev. Cancer. 2002, V.2, №2, P.83-90[3] Arachchige M.C., Reshetnyak Y.K., Andreev O.A. // J. Biotechnol. 2015, doi: 10.1016/j.jbiotec.2015.01.009.[4] Smith G.P. // Science. 1985, V.228, №4705, P.1315-1317[5] Bábíčková J., Tóthová L., Boor P., Celec P. // Biotechnol. Adv. 2013, V.31, №8, P.1247-1259[6] Nicastro J., Sheldon K., Slavcev R.A. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 2014, V.98, №7, P.2853-2866[7] Gamkrelidze M., Dąbrowska K. // Arch. Microbiol. 2014, V.196, №7, P.473-479[8] Teesalu T., Sugahara K.N., Ruoslahti E. // Meth. Enzymol. 2012, V.503, P.35-56[9] Ebrahimizadeh W., Rajabibazl M. // Curr. Microbiol. 2014, V.69, №2, P.109-120[10] Rakonjac J., Bennett N.J., Spagnuolo J., Gagic D., Russel M. // Curr. Issues Mol. Biol. 2011, V.13, №2, P.51-76[11] King A.M.Q., Adams M.J., Lefkowitz E.J. // Virus Taxonomy // Ninth Report of the International Committee on Taxonomy of Viruses. San Diego:Elsevier, 2012. 2012[12] Marvin D.A., Symmons M.F., Straus S.K. // Prog. Biophys. Mol. Biol. 2014, V.114, №2, P.80-122[13] Fagerlund A., Myrset A.H., Kulseth M.A. // Meth. Mol. Biol. 2014, V.1088, P.19-33[14] Rakonjac J., Feng Jn., Model P. // J. Mol. Biol. 1999, V.289, №5, P.1253-1265[15] Hoffmann-Thoms S., Weininger U., Eckert B., Jakob R.P., Koch J.R., Balbach J., Schmid F.X. // J. Biol. Chem. 2013, V.288, №18, P.12979-12991[16] Zeri A.C., Mesleh M.F., Nevzorov A.A., Opella S.J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2003, V.100, №11, P.6458-6463[17] Marvin D.A., Welsh L.C., Symmons M.F., Scott W.R., Straus S.K. // J. Mol. Biol. 2006, V.355, №2, P.294-309[18] Iannolo G., Minenkova O., Petruzzelli R., Cesareni G. // J. Mol. Biol. 1995, V.248, №4, P.835-844[19] Kay B.K., Kasanov J., Yamabhai M. // Methods. 2001, V.24, №3, P.240-246[20] Bratkovic T. // Cell Mol. Life Sci. 2010, V.67, №5, P.749-767[21] Gupta A., Shrivastava N., Grover P., Singh A., Mathur K., Verma V., Kaur C., Chaudhary V.K. // PLoS One. 2013, V.8, №9, e75212.[22] Qi H., Lu H., Qiu H.J., Petrenko V., Liu A. // J. Mol. Biol.2012. V.417, №3, P.29-43[23] Prisco A., De Berardinis P. // Int. J. Mol. Sci. 2012, V.13, №4, P.5179-5194[24] Sartorius R., Bettua C., D’Apice L., Caivano A., Trovato M., Russo D., Zanoni I., Granucci F., Mascolo D., Barba P. // Eur. J. Immunol. 2011, V.41, №9, P.2573-2584[25] Samoylova T.I., Norris M.D., Samoylov A.M., Cochran A.M., Wolfe K.G., Petrenko V.A., Cox N.R. // J. Virol. Meth. 2012, V.183, №1, P.63-68[26] Parmley S., Smith G. // Gene. 1988, V.73, P.305-318[27] Hamzeh-Mivehroud M., Alizadeh A.A., Morris M.B., Church W.B., Dastmalchi S. // Drug Discov. Today. 2013, V.18, №23-24, P.1144-1157[28] Ayat H., Burrone O.R., Sadghizadeh M., Jahanzad E., Rastgou N., Moghadasi S., Arbabi M. // Biologicals. 2013, V.41, №6, P.345-354[29] Brunet E., Chauvin C. Choumet V., Jestin J.L. // Nucleic Acids Research 2002, V.30, №9, e40.[30] Sundell G.N., Ivarsson Y. // Biomed. Res. Int. 2014, 2014:176172.[31] Azzazy H.M., Highsmith W.E. Jr. // Clin. Biochem. 2002, V.35, №6, P.425-445[32] Pande J., Szewczyk M.M., Grover A.K. // Biotechnol. Adv. 2010, V.28, №6, P.849-858[33] Derda R., Tang S.K., Li S.C., Ng S., Matochko W., Jafari M.R. // Molecules. 2011, V.16, №2, P.1776-1803[34] Noren K.A., Noren C.J. // Methods. 2001, V.23, №2, P.169-178[35] Lang Q., Wang F., Yin L., Liu M., Petrenko V.A., Liu A. // Anal. Chem. 2014, V.86, №5, P.2767-2774[36] Bedi D., Gillespie J.W., Petrenko V.A. // Protein Eng. Des. Sel. 2014, V.27, №7, P.235-243[37] Guo Z., Wang X., Li H., Gao Y. // PLoS One. 2013, V.8, №10, e76622.[38] Kuramoto K., Yamasaki R., Shimizu Y., Tatsukawa H., Hitomi K. // Arch. Biochem. Biophys. 2013, V.537, №1, P.138-143[39] Frascione N., Codina-Barrios A., Bassindale A.R., Taylor P.G. // Dalton Trans. 2013, V.42, №28, P.10337-10346[40] Wang W., Chen X., Li T., Li Y., Wang R., He D., Luo W., Li X., Wu X. // Exp. Cell Res. 2013, V.319, №8, P.1156-1164[41] Krumpe L.R., Mori T. // Int. J. Pept. Res. Ther. 2006, V.12, №1, P.79-91[42] Rangel R., Dobroff A.S., Guzman-Rojas L., Salmeron C.C., Gelovani J.G., Sidman R.L., Pasqualini R., Arap W. // Nature Protocols 2013, V.8, №10, P.1916-1939[43] Pilch J., Brown D.M., Komatsu M., Järvinen T.A., Yang M., Peters D., Hoffman R.M., Ruoslahti E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006, V.103, №8, P.2800-2804[44] Pasqualini R., Ruoslahti E. // Nature 1996, V.380, №6572, P.364-636[45] Wan X.M., Chen Y.P., Xu W.R., Yang W.J., Wen L.P. // Peptides. 2009, V.30, №2, P.343-350[46] Chen H., Chen C.C., Acosta C., Wu S.Y., Sun T., Konofagou E.E. // PLoS One. 2014, V.9, №10, e108880.[47] Smith M.W., Al-Jayyoussi G., Gumbleton M. // Peptides.2012. V.38, №1, P.172-180[48] Akita N., Maruta F., Seymour L.W., Kerr D.J., Parker A.L., Asai T., Oku N., Nakayama J., Miyagawa S. // Cancer Sci. 2006, V.97, №10, P.1075-1081[49] Chen Y., Shen Y., Guo X., Zhang C., Yang W., Ma M., Liu S., Zhang M., Wen L.P. // Nat. Biotechnol. 2006, V.24, №4, P.455-460[50] Lee N.K., Kim H.S., Kim K.H., Kim E.B., Cho C.S., Kang S.K., Choi Y.J. // J. Drug Target. 2011, V.19, №9, P.805-813[51] Zou J., Dickerson M.T., Owen N.K., Landon L.A., Deutscher S.L. // Mol. Biol. Rep. 2004, V.31, №2, P.121-129[52] Molenaar T.J., Michon I., de Haas S.A., van Berkel T.J., Kuiper J., Biessen E.A. // Virology 2002, V.293, №1, P.182-191[53] Arap W., Kolonin M.G., Trepel M., Lahdenranta J., Cardó-Vila M., Giordano R.J., Mintz P.J., Ardelt P.U., Yao V.J., Vidal C.I. // Nat. Med. 2002, V.8, №2, P.121-127[54] Zurita A.J., Troncoso P., Cardó-Vila M., Logothetis C.J., Pasqualini R., Arap W. // Cancer Research 2004, V.64, №2, P.435-439[55] Staquicini F.I., Cardó-Vila M., Kolonin M.G., Trepel M., Edwards J.K., Nunes D.N., Sergeeva A., Efstathiou E., Sun J., Almeida N.F. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011, V.108, №46, P.18637-18642[56] Laakkonen P., Porkka K., Hoffman J.A., Ruoslahti E.A. // Nat. Med. 2002, V.8, №7, P.751-755[57] Perea S.E., Reyes O., Baladron I., Perera Y., Farina H., Gil J., Rodriguez A., Bacardi D., Marcelo J.L., Cosme K. // Mol. Cell Biochem. 2008, V.316, №1-2, P.163-167[58] Bai F., Liang J., Wang J., Shi Y., Zhang K., Liang S., Hong L., Zhai H., Lu Y., Han Y. // J. Mol. Med. (Berl.). 2007, V.2, P.169-180[59] Kang J., Zhao G., Lin T., Tang S., Xu G., Hu S., Bi Q., Guo C., Sun L., Han S. // Cancer Lett. 2013, V.339, №2, P.247-259[60] Dai X., Cai C., Xiao F., Xiong Y., Huang Y., Zhang Q., Xiang Q., Lou G., Lian M., Su Z. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2014, V.445, №4, P.795-801[61] Wang H., Wang H., Liang J., Jiang Y., Guo Q., Peng H., Xu Q., Huang Y. // Mol. Pharm. 2014, V.11, №10, P.3352-3360[62] Stupp R., Weller M. // Curr. Opin. Neurol. 2010, V.23, №6, P.553-555[63] D’Onofrio N., Caraglia M., Grimaldi A., Marfella R., Servillo L., Paolisso G., Balestrieri M.L. // Biochim. Biophys. Acta. 2014, V.1846, №1, P.1-12[64] Corti A., Ponzoni M. // Ann. N.Y. Acad. Sci. 2004, V.1028, P.104-112[65] Yang Z., Xiang B., Dong D., Wang Z., Li J., Qi X. // Current Gene Therapy 2014, V.14, №4, P.289-299[66] Grifman M., Trepel M., Speece P., Gilbert L.B., Arap W., Pasqualini R., Weitzman M.D. // Molecular Therapy 2001, V.3, №6, P.964-975[67] Larocca D., Burg M.A., Jensen-Pergakes K., Ravey E.P., Gonzalez A.M., Baird A. // Curr. Pharm. Biotechnol. 2002, V.3, №1, P.45-57[68] Shoae-Hassani A., Keyhanvar P., Seifalian A.M., Mortazavi-Tabatabaei S.A., Ghaderi N., Issazadeh K., Amirmozafari N., Verdi J. // PLoS One. 2013, V.8, №11, e79907.[69] Larocca D., Kassner P.D., Witte A., Ladner R.C., Pierce G.F., Baird A. // FASEB J. 1999, V.13, №6, P.727-734[70] Yata T., Lee K.Y., Dharakul T., Songsivilai S., Bismarck A., Mintz P.J., Hajitou A. // Mol. Ther. Nucl. Acids. 2014, V.3, e185.[71] Liu X., Wang W., Samarsky D., Liu L., Xu Q., Zhang W., Zhu G., Wu P., Zuo X., Deng H. // Nucleic Acids Research 2015, V.42, №18, P.11805-11817[72] Bakhshinejad B., Sadeghizadeh M. // Exp. Opin. Drug Deliv. 2014, V.11, №10, P.1561-1574[73] Ji S., Zheng Y., Czerwinski A., Valenzuela F., Pennington M., Liu S. // Bioconjug. Chem. 2014, V.25, №11, P.1925-1941[74] Reubi J.C., Maecke H.R. // J. Nucl. Med. 2008, V.49, №11, P.1735-1738[75] Haubner R., Maschauer S., Prante O. // Biomed. Res. Int. 2014, 2014:871609.[76] Li G., Wang X., Zong S., Wang J., Conti P.S., Chen K. // Mol. Pharm. 2014, V.11, P.3938-3946[77] Li Z.J., Cho C.H. // J. Transl. Med. 2012, V.10, S1[78] Ellerby H.M., Arap W., Ellerby L.M., Kain R., Andrusiak R., Rio G.D., Krajewski S., Lombardo C.R., Rao R., Ruoslahti E. // Nat. Med. 1999, V.5, №9, P.1032-1038[79] Cieslewicz M., Tang J., Yu J.L., Cao H., Zavaljevski M., Motoyama K., Lieber A., Raines E.W., Pun S.H. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2013, V.10, №40, P.15919-15924[80] Mantovani A., Allavena P., Sica A., Balkwill F. // Nature 2008, V.454, №7203, P.436-444[81] Teesalu T., Sugahara K.N., Kotamraju V.R., Ruoslahti E. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009, V.106, №38, P.16157-16162[82] Sugahara K.N., Teesalu T., Karmali P.P. // Cancer Cell 2009, V.16, №6, P.510-520[83] Sugahara K.N., Braun G.B., de Mendoza T.H., Kotamraju V.R., French R.P., Lowy A.M., Teesalu T., Ruoslahti E. // Mol. Cancer Ther. 2015, V.14, №1, P.120-128[84] Svensen N., Walton J.G., Bradley M. // Trends Pharmacol. Sci. 2012, V.33, №4, P.186-192[85] Wang X., Li S., Shi Y., Chuan X., Li J., Zhong T., Zhang H., Dai W., He B., Zhang Q. // J. Control. Release. 2014, V.193, P.139-153[86] Sugahara K.N., Teesalu T., Karmali P.P., Kotamraju V.R., Agemy L., Greenwald D.R., Ruoslahti E. // Science. 2010, V.328, P.1031-1035[87] Aina O.H., Sroka T.C., Chen M.L., Lam K.S. // Biopolymers. 2002, V.66, №3, P.184-199[88] Gao H., Xiong Y., Zhang S., Yang Z., Cao S., Jiang X. // Mol. Pharm. 2014, V.11, №3, P.1042-1052[89] Brown K.C. // Curr. Pharm. Des. 2010, V.16, №9, P.1040-1054[90] Laakkonen P., Vuorinen K. // Integr. Biol. (Camb.). 2010, V.2, №7-8, P.326-337