2026年2月18日，中國科學(xué)院上海藥物研究所陳士羽研究員課題組在國際綜合性學(xué)術(shù)期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS）發(fā)表題為“Enhanced Screening via a Pure DNA-Encoded Peptide Library Enabled by a Fmoc Modification”的研究論文。該研究提出了一種全新的非天然多肽文庫構(gòu)建策略，通過固相捕獲與純化相結(jié)合的設(shè)計，有效突破了傳統(tǒng)DNA編碼多肽文庫在質(zhì)量控制和序列偏向方面的技術(shù)瓶頸，為多肽藥物的高效篩選與開發(fā)提供了更穩(wěn)健和可拓展的基礎(chǔ)平臺。

近年來，多肽類藥物在有效性與安全性方面的優(yōu)勢日益凸顯，多種創(chuàng)新療法陸續(xù)獲批用于臨床治療。DNA編碼多肽文庫（PDEL）因其高通量、操作簡便、樣品需求量低、篩選成本可控及流程高效等特點，在非天然多肽分子的發(fā)現(xiàn)中展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢。PDEL通過化學(xué)合成將多肽序列與DNA標(biāo)簽進(jìn)行共價偶聯(lián)，突破了傳統(tǒng)多肽展示技術(shù)（如多肽mRNA展示等）在化學(xué)兼容性方面的限制，能夠靈活引入非天然氨基酸，從而顯著拓展多肽藥物設(shè)計與優(yōu)化的空間。

然而，現(xiàn)有DNA編碼多肽文庫缺乏有效的純化手段，在文庫長度、整體純度及序列均一性方面存在明顯限制。隨著多肽長度的增加，F(xiàn)moc氨基酸與DNA偶聯(lián)過程中未反應(yīng)的原料及副產(chǎn)物逐步累積，截短肽和非目標(biāo)序列比例逐漸升高，甚至占據(jù)主要成分，導(dǎo)致文庫整體質(zhì)量隨長度增加而顯著下降。這種質(zhì)量劣化不僅降低篩選效率，還易引入大量假陽性和假陰性結(jié)果，嚴(yán)重干擾真實高親和力配體的識別，進(jìn)而增加高質(zhì)量多肽分子發(fā)現(xiàn)的難度（ACS Pharmacol. Transl. Sci. 2021, 4, 1265；Nat. Rev. Drug Discovery. 2017, 16, 131）。

為建立更高效、可控的非天然多肽篩選平臺，研究團隊提出了一種基于疊氮修飾Fmoc（mFmoc）保護(hù)氨基酸的PDEL構(gòu)建策略。該方法利用點擊化學(xué)反應(yīng)，實現(xiàn)疊氮功能化氨基酸在建庫時與炔基修飾介孔硅膠固相載體之間的高效共價偶聯(lián)；隨后在常規(guī)5%哌啶Fmoc脫保護(hù)條件下，同步完成多肽釋放與固相純化，從而獲得高純度DNA編碼多肽文庫（圖1）。通過在每一輪合成后進(jìn)行固相純化，團隊成功構(gòu)建了一個由5殘基組成、整體純度超過95%的DNA編碼多肽文庫，顯著提升了文庫質(zhì)量與序列可靠性。

為驗證該策略的有效性，研究團隊以轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（TfR1）為篩選靶點，分別采用純化PDEL與傳統(tǒng)DNA編碼D型多肽文庫開展平行篩選并進(jìn)行系統(tǒng)比較。結(jié)果表明，基于純化策略構(gòu)建的文庫所獲得的候選多肽在序列同源性與靶點特異性方面均顯著提升，充分體現(xiàn)了該方法在提高篩選準(zhǔn)確性與效率方面的優(yōu)勢（圖2）。

進(jìn)一步，研究團隊對純化文庫中富集度較高的候選序列進(jìn)行化學(xué)合成與體外功能驗證，成功獲得多個對TfR1具有納摩爾級親和力的結(jié)合肽。其中代表性分子TR17的解離常數(shù)（Kd）達(dá)到176 nM，顯示出良好的結(jié)合活性。上述結(jié)果表明，該策略為構(gòu)建高質(zhì)量、可引入非天然結(jié)構(gòu)單元的DNA編碼多肽文庫提供了一種穩(wěn)健且具有可擴展性的技術(shù)路徑，標(biāo)志著多肽藥物發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的重要技術(shù)進(jìn)展。

上海藥物所博士研究生何秋瑾，已出站博士后王艷輝為本文的共同第一作者，陳士羽研究員為通訊作者。項目中的熒光共聚焦實驗工作得到了所公共技術(shù)中心黃海欣老師的支持。本研究得到了國家自然科學(xué)基金面上等項目資助。

全文鏈接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2524999123

圖1. 傳統(tǒng)DNA編碼多肽文庫與基于 mFmoc 氨基酸純化策略構(gòu)建PDEL的示意圖

圖2. 傳統(tǒng)DNA編碼多肽文庫與純化PDEL在親和篩選結(jié)果上的對比分析

（供稿部門：陳士羽課題組；供稿人：何秋瑾）