PNAS | 上海药物所开发多肽类药物全新筛选平台

　　

2026年2月18日，中国科学院上海药物研究所陈士羽研究员课题组在国际综合性学术期刊《Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America》（PNAS）发表题为“Enhanced Screening via a Pure DNA-Encoded Peptide Library Enabled by a Fmoc Modification”的研究论文。该研究提出了一种全新的非天然多肽文库构建策略，通过固相捕获与纯化相结合的设计，有效突破了传统DNA编码多肽文库在质量控制和序列偏向方面的技术瓶颈，为多肽药物的高效筛选与开发提供了更稳健和可拓展的基础平台。

近年来，多肽类药物在有效性与安全性方面的优势日益凸显，多种创新疗法陆续获批用于临床治疗。DNA编码多肽文库（PDEL）因其高通量、操作简便、样品需求量低、筛选成本可控及流程高效等特点，在非天然多肽分子的发现中展现出独特优势。PDEL通过化学合成将多肽序列与DNA标签进行共价偶联，突破了传统多肽展示技术（如多肽mRNA展示等）在化学兼容性方面的限制，能够灵活引入非天然氨基酸，从而显著拓展多肽药物设计与优化的空间。

然而，现有DNA编码多肽文库缺乏有效的纯化手段，在文库长度、整体纯度及序列均一性方面存在明显限制。随着多肽长度的增加，Fmoc氨基酸与DNA偶联过程中未反应的原料及副产物逐步累积，截短肽和非目标序列比例逐渐升高，甚至占据主要成分，导致文库整体质量随长度增加而显著下降。这种质量劣化不仅降低筛选效率，还易引入大量假阳性和假阴性结果，严重干扰真实高亲和力配体的识别，进而增加高质量多肽分子发现的难度（ACS Pharmacol. Transl. Sci. 2021, 4, 1265；Nat. Rev. Drug Discovery. 2017, 16, 131）。

为建立更高效、可控的非天然多肽筛选平台，研究团队提出了一种基于叠氮修饰Fmoc（mFmoc）保护氨基酸的PDEL构建策略。该方法利用点击化学反应，实现叠氮功能化氨基酸在建库时与炔基修饰介孔硅胶固相载体之间的高效共价偶联；随后在常规5%哌啶Fmoc脱保护条件下，同步完成多肽释放与固相纯化，从而获得高纯度DNA编码多肽文库（图1）。通过在每一轮合成后进行固相纯化，团队成功构建了一个由5残基组成、整体纯度超过95%的DNA编码多肽文库，显著提升了文库质量与序列可靠性。

为验证该策略的有效性，研究团队以转铁蛋白受体1（TfR1）为筛选靶点，分别采用纯化PDEL与传统DNA编码D型多肽文库开展平行筛选并进行系统比较。结果表明，基于纯化策略构建的文库所获得的候选多肽在序列同源性与靶点特异性方面均显著提升，充分体现了该方法在提高筛选准确性与效率方面的优势（图2）。

进一步，研究团队对纯化文库中富集度较高的候选序列进行化学合成与体外功能验证，成功获得多个对TfR1具有纳摩尔级亲和力的结合肽。其中代表性分子TR17的解离常数（Kd）达到176 nM，显示出良好的结合活性。上述结果表明，该策略为构建高质量、可引入非天然结构单元的DNA编码多肽文库提供了一种稳健且具有可扩展性的技术路径，标志着多肽药物发现领域的重要技术进展。

上海药物所博士研究生何秋瑾，已出站博士后王艳辉为本文的共同第一作者，陈士羽研究员为通讯作者。项目中的荧光共聚焦实验工作得到了所公共技术中心黄海欣老师的支持。本研究得到了国家自然科学基金面上等项目资助。

全文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2524999123

图1. 传统DNA编码多肽文库与基于 mFmoc 氨基酸纯化策略构建PDEL的示意图

图2. 传统DNA编码多肽文库与纯化PDEL在亲和筛选结果上的对比分析

（供稿部门：陈士羽课题组；供稿人：何秋瑾）