CN111393506A - 与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种与cN‑Ⅱ结合的线性模拟肽,该线性模拟肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:11‑SEQ ID NO:20所示。模拟肽可以和cN‑Ⅱ相结合,并对cN‑Ⅱ有拮抗作用。本发明提供的以SEQ ID No.11所示为代表的线性模拟肽RP1可抑制cN‑Ⅱ在Jurkat细胞的高表达,联合培养能有效提高araC、6‑MP作用下细胞的增殖抑制率和凋亡率,以减少核苷类似物如araC、6‑MP在治疗ALL疾病耐药性以及疾病复发。
Description
技术领域
本发明属于生物技术医学领域,涉及一种与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽,还涉及模拟肽在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用。
背景技术
II急性淋巴细胞白血病(acute lymphoblastic leukemia,ALL)是儿童时期最常见的血液***恶性肿瘤,是造血***的恶性增殖性疾病,成为儿童恶性肿瘤死亡的主要原因。表现为白血病细胞停滞在细胞发育的不同阶段,失去分化成熟的能力,恶性增殖。其恶性克隆的白血病细胞不仅使骨髓和其他造血组织的正常造血受到抑制,更可进一步浸润其他器官和组织,临床表现起病急、进展快、病情凶险,严重危害患儿生活质量和寿命。化疗是目前最主要的治疗手段,治愈率仅为40%,有约20%的儿童患者出现耐药和复发,部分患儿对化疗药物耐药,患儿接受了过高强度的化疗。因此,对此部分寻找新的治疗途径与方案,提高的总体治愈率,减少化疗药物的不良反应,提高患儿及家属的生活质量、降低死亡率和改善远期预后,成为当今血液学研究的热点和急待突破的难题。
核苷类似物是治疗ALL的重要化疗药物,其作为前体在细胞内经激酶磷酸化生成活性代谢抑制细胞增殖并杀灭肿瘤细胞。cN-Ⅱ(cytosolic 5’-nucleotidase-Ⅱ)是胞浆5’-核苷酸酶的一种,其编码基因为nt5c2(位于10q24.32),此蛋白由561个氨基酸组成,包含4个相同的亚基,分子量为65kD,具有高度保守性,与其他哺乳动物的cN-Ⅱ蛋白相比,至少有95%的同源性。cN-Ⅱ兼具水解酶及磷酸转移酶的活性,可催化嘌呤核苷酸的脱磷酸水解反应,亦可催化核苷的磷酸化反应。经多研究发现cN-Ⅱ可从5’端水解单磷酸化的核苷类似物,使其活性代谢产物在胞内的浓度降低进而耐药;且细胞与组织实验均证明此类药物的耐药与cN-Ⅱ异常表达密切相关。近年来,多项研究显示nt5c2和cN-Ⅱ高表达是白血病患者核苷类似物化疗药耐药和治疗复发的重要原因,进一步有Jurkat细胞试验证实6-巯嘌呤(6-MP)和阿糖胞苷(Ara-C)可诱导细胞nt5c2 mRNA和cN-Ⅱ表达,且nt5c2 mRNA和cN-Ⅱ的表达程度与核苷类似物作用下的细胞凋亡率、增值抑制率明显相关。最新研究还显示nt5c2为ALL复发相关的多条信号通路的共同下游信号;因此,在ALL耐药复发的防治研究中,nt5c2编码的cN-Ⅱ是一个非常关键的拮抗靶点。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽,还提供与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用。
为达到上述目的,本发明提供如下技术方案:
1.一种与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽,所述线性模拟肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20所示。
进一步,所述模拟肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:11所示。
2.一种药物组合物,所述药物组合物包含药学上可接受的载体和有效量的氨基酸序列如SEQ ID NO:1-SEQ ID NO:10任一种所示的模拟肽。
3.一种与cN-Ⅱ结合的模拟肽的可药用盐,其特征在于,所述可药用盐由氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20任一种所示的模拟肽与酸性化合物或碱性化合物反应形成。
进一步所述可药用盐,选自硫酸盐、三氟乙酸盐、亚硫酸盐、焦硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、丙烯酸盐、磷酸氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、盐酸盐、溴化物、碘化物、苯丙酸盐、丙酸盐、辛酸盐、甲酸盐、异丁酸盐、己酸盐、庚酸盐、丙炔酸盐、草酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、丁二酸盐、辛二酸盐、富马酸盐、丁炔-l,4-二酸盐、己炔-1,6-二酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、氯苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸盐、甲氧基苯甲酸盐、苯乙酸盐、苯丁酸盐、磷酸二氢盐、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸盐、甘醇酸盐、酒石酸盐、甲磺酸盐、丙磺酸盐、萘-l-磺酸盐、萘-2-磺酸盐和扁桃酸盐中的一种或多种。
4.一种重组多肽的Fc嵌合体,其特征在于,用基因工程手段或半合成方法将氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20任一种所示的模拟肽与IgG1的Fc片段融合所获得的重组多肽的Fc嵌合体。
5.氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20任一种所示的与cN-Ⅱ结合的模拟肽在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用。
进一步,所述核苷类似物为Ara-C和/或6-MP。
6.重组多肽的Fc嵌合体在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用,重组多肽的Fc嵌合体用基因工程手段或半合成方法将氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20任一种所示的模拟肽与IgG1的Fc片段融合所获得。
7.氨基酸序列如SEQ ID NO:-SEQ ID NO:20任一种所示的模拟肽在制备与cN-Ⅱ结合的相关药物中的应用。
本发明的有益效果在于:提供了多种可以和cN-Ⅱ相结合的多肽,并对cN-Ⅱ有拮抗作用,可作用于cN-Ⅱ二聚体,可以在二聚体形成时发挥抑制作用,或作用于已形成的二聚体或四聚体抑制四聚体的形成从而影响其生物学功能。本发明提供的以SEQ ID No.11所示为代表的模拟肽cNMP可抑制cN-Ⅱ在Jurkat细胞的高表达,联合培养能有效提高araC、6-MP作用下细胞的增殖抑制率和凋亡率,以减少核苷类似物如araC、6-MP在治疗ALL疾病耐药性以及疾病复发。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚,本发明提供如下附图进行说明:
图1为HP1与cN-Ⅱ作用的整体构象,蓝色螺旋结构的是模拟肽HP1。
图2是HP1与cN-Ⅱ作用的H键位点。
图3为RP1与cN-Ⅱ作用的整体构象,蓝色线性的是模拟肽RP1。
图4为RP1与cN-Ⅱ作用的H键位点。
图5为cN-Ⅱ(胞浆-5'-核苷酸酶-Ⅱ)的二聚体结构。
图6为cN-Ⅱ(胞浆-5'-核苷酸酶-Ⅱ)的四聚体结构。
图7为Ara-C分别联合HP1、RP1在不同浓度下的相对表达量比较。
图8为6-MP分别联合HP1、RP1在不同浓度下的相对表达量比较。
具体实施方式
下面将结合附图,对本发明的优选实施例进行详细的描述。实施例中未注明具体条件的实验方法,通常按照常规条件或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
cN-Ⅱ(胞浆-5'-核苷酸酶-Ⅱ)在体内以同源的两个相同的二聚体形成四聚体发挥生物学作用。通过核糖体展示技术筛选出了大量可与cN-Ⅱ结合的模拟肽(cN-Ⅱmimeticpeptide,cNMP);对cN-Ⅱ的晶体结构进行了分析,并通过反复的同源建模,以及discoverystudioTM的ZDOCK、RDOCK工具进行分子对接等对模拟肽进行了生物信息学分析;进一步通过体外试验优选出具有明显的抑制白血病细胞cN-Ⅱ的表达效应的模拟肽,从而获得了与cN-Ⅱ特异性结合模拟肽,具有cN-Ⅱ拮抗效应和逆转ALL细胞核苷类似物耐药效果,其可作用于cN-Ⅱ二聚体,可以在二聚体形成时发挥抑制作用,或作用于已形成的二聚体或四聚体抑制四聚体的形成及其功能。图5为cN-Ⅱ(胞浆-5'-核苷酸酶-Ⅱ)的二聚体结构,图6为cN-Ⅱ(胞浆-5'-核苷酸酶-Ⅱ)的四聚体结构。
通过大量筛选结果得到以SEQ ID No.1和SEQ ID No.11所示两条多肽为代表的一系列的长度为15的多肽。SEQ ID No.1是基于螺旋结构的多肽:HP1:ASYESLFDNVRDAVS。图1为HP1与cN-Ⅱ作用的整体构象,蓝色螺旋结构的是多肽HP1。图2是HP1与cN-Ⅱ作用的H键位点,此多肽中间最关键的两个氨基酸位点是11R和12D位点,因为这两个位点与分别cN-Ⅱ上308以及254的K形成H键。在此基础上,保持这2个位点氨基酸不变而改变其他位点的氨基酸,尤其是用比较类似的氨基酸进行突变最佳,如D-E,N-Q,V-A,L-I,K-R,F-Y,S-T等,其他位点以保证多肽的螺旋结构为准。
SEQ ID No.11所示是基于条带构象的多肽,RP1:QGTAFSQAVSPTGSL。图3为RP1与cN-Ⅱ作用的整体构象,蓝色线性的是多肽RP1;图4为RP1与cN-Ⅱ作用的H键位点,此多肽中第3,5,7,8,10位点为关键位点,与cN-Ⅱ二聚体上的76R,177R,187D,200D之间形成H键作用。在此基础上,保持这5个位点氨基酸不变而改变其他位点的氨基酸,尤其是用比较类似的氨基酸进行突变最佳,如D-E,N-Q,V-A,L-I,K-R,F-Y,S-T等。表1为可拮抗cN-Ⅱ的模拟肽序列。
表1可拮抗cN-Ⅱ的模拟肽序列
实施例2
本发明所述的多肽的制备可以通过DNA重组技术获得,也可以使用化学合成法合成,如使用Fmoc固相多肽合成方法合成。以Wang树脂作为固相反应基质,将目标肽链的C-末端氨基酸的-COOH用偶联试剂连在固相树脂上,接着脱除掉其-NH2上面的保护基,接着与下个氨基酸的-COOH进行反应形成肽键,如此重复操作即可增长肽链,即偶联反应、洗涤、脱去氨基保护基、洗涤、新一轮偶联,直到合成目标肽段,最后用切割试剂从固相载体上把目标肽切割下来,再经过一些处理即得到目标肽。
Fmoc固相多肽合成方法具体步骤:
Fmoc-Ser-Wang Resin的制备
1.1称取Wang树脂(替代度为0.787mmol/g,1%DVB,100-200mesh)投入到固相反应器中,加入DMF对树脂洗涤3次;
1.2称取1.1680gFmoc-Ser-OH、0.058gDMAP、0.638gHOBT,加入10mlDMF/DCM(1:1,V/V)搅拌溶解,加入2mlDIC,低温活化5min,然后倒入树脂中;
1.4常温下反应2h,反应完毕,排空反应液;
1.5用DMF在氮气搅拌下洗涤树脂3次;再用DCM在氮气搅拌下洗涤树脂2次;
1.6将醋酸酐/吡啶(1:1,mol/mol)的混合液加到树脂中,搅拌反应8h,将反应液排空;
1.7用DMF在氮气搅拌下洗涤树脂5次,再用DCM在氮气搅拌下洗涤树脂2次;最后用MeOH洗涤2次,抽干溶液,将树脂置于油泵抽干,得到Fmoc-Ser-Wang Resin树脂。
1.8检测替代度(sub),备用;
肽树脂的制备
2.1称取上面制备好的Fmoc-Ser-Wang Resin加入20%的DBLK溶液,充分搅拌反应5min,排空溶液;再次加入20%的DBLK溶液,充分搅拌反应7min,排空溶液;用DMF在氮气搅拌下洗涤树脂5次,再用DCM在氮气搅拌下洗涤树脂2次;
2.2称取0.581gFmoc-Val-OH和0.570gHBTU以及0.243gHOBT于反应容器中,加入DMF/DCM(1:1,v/v)通氮气搅拌反应2h,排空反应液。加入10ml的DMF洗涤3次;
2.3加入10ml 20%的DBLK溶液,充分搅拌肽树脂约5min,排空溶液;
2.4再加入10m l20%的DBLK溶液,充分搅拌肽树脂约7min,排空溶液;
2.5用DMF洗涤5次,再用DCM洗涤2次;
2.6称量0.596gFmoc-Ala-OH,0.243gHOBT,和0.570gHBTU加入反应容器中,加入DMF/DCM(1:1,v/v)通氮气搅拌反应2h,排空反应液。加入10ml的DMF洗涤3次。依次按照HP1肽链顺序重复2.3~2.5步分别用对应氨基酸偶联上去;一直偶联到最后一个氨基酸;
2.7加入10ml MeOH于树脂中,充分搅拌反应10min.排空液体,重复用MeOH洗涤两次;
2.8真空干燥得到含有HP1肽序列的肽树脂。
裂解
3.1称取肽树脂,置于烧瓶中。按照10ml/g(10倍量)配置裂解液(TFA:Tis:H2O:EDT=91:3:3:3);
3.2将裂解液加入烧瓶中,搅拌反应2h;
3.3树脂反应液用沙芯过滤,滤液加入10倍量的冰***中沉淀;
3.4离心分离,收集沉淀。用冰冻***洗涤2次;
3.5真空干燥沉淀,称重,得到粗品HP1多肽。
RP1也按Fmoc固相多肽合成方法根据SEQ ID No.11氨基酸序列合成。
实施例3
阿糖胞苷(cytarabine,Ara-C)属阿糖胞苷(cytarabine,Ara-C)属嘧啶类抗代谢药物,主要用于急性白血病及恶性淋巴瘤的治疗,尤其对急性粒细胞白血病疗效较好,据相关报道:初治的急性粒细胞白血病患者接受含Ara-C的化疗方案后完全缓解率为65%~80%。但大多数获得完全缓解的患者会在明确诊断后的两年内复发,可能与肿瘤细胞对药物产生了耐药性,导致后续治疗疗效较差有关。Ara-C进入肿瘤细胞后要经过两步磷酸化活化反应,生成活性产物Ara-CTP,抑制DNA的合成。同样,cN-Ⅱ也可水解Ara-C的一磷酸活化产物Ara-CMP,抑制其继续磷酸化活化,导致药物失效。
6-MP(6-mercaptopurine,6-巯基嘌呤),属于抑制嘌呤合成途径的细胞同期特异性药物,化学结构与次黄嘌呤相似,因而能竞争性地抑制黄嘌呤的转变过程。进入体内,在细胞内必须由磷酸核糖转移酶转为6-巯基嘌呤核糖核苷酸后,方具有活性。其主要的作用环节有二:(1)通过负反馈作用抑制酰胺转移酶,因而阻止1-焦磷酸-5-磷酸核糖(RRPP)转为1-氨基-5-磷酸核糖(PRA)的过程,干扰了嘌呤核苷酸合成的起始阶段;(2)抑制复杂的嘌呤物间的相互转变,即能抑制次黄嘌呤核苷酸转为腺嘌呤核苷酸及黄嘌呤核苷酸转为黄嘌呤核苷酸、鸟嘌呤核苷酸的过程。但是用巯基嘌呤治疗白血病常产生耐药现象,原因可能是失去了将巯基嘌呤转变为巯基嘌呤核糖核苷酸的能力。
人急性T细胞白血病细胞细胞株Jurkat,购于中国科学院上海生物化学与细胞生物学细胞库。RPMI1640培养基购自GIBCO公司。
用37℃恒温水浴箱将RPMI1640培养液预热半小时,通过紫外灯照射超净台30分钟。用镊子将Jurkat细胞冻存管从液氮罐中取出,迅速放入37℃恒温水浴箱中水浴,快速不停地摇晃冻存管,充分融化细胞冻存液。在超净台内,用吸管将细胞悬液吸出,转移到50mL的离心管中,再加入RPMI1640培养液20mL。1000rpm离心10分钟,吸出上清。再加入2mL含15%胎牛血清,1%青-链霉素的RPMI1640培养基轻轻吹打散,再接种于含15%胎牛血清,1%青-链霉素的RPMI1640培养基中,培养环境为:温度37℃,5%CO2饱和湿度培养箱,2-3天换液按1:2-1:3传代,实验所用细胞均处于对数期。
分别采用Ara-C(5μM/L)、6-MP(5μM/L)单独和联合HP1或RP1模拟肽3个不同浓度(20μM/L、40μM/L、80μM/L)分别培养Jurkat细胞24h后,通过实时半定量PCR方法测定细胞内cN-ⅡmRNA表达,每个测试设置3个平行。分别以Ara-C和6-MP为对照,Ara-C和模拟肽、6-MP和模拟肽中cN-Ⅱ相对表达量显著降低,图7为Ara-C分别联合HP1、RP1在不同浓度下的cN-Ⅱ相对表达量比较,图8为6-MP分别联合HP1、RP1在不同浓度下的cN-Ⅱ相对表达量比较。表明HP1或RP1模拟肽可抑制cN-Ⅱ在Jurkat细胞的高表达。
实施例4
分别采用Ara-C(5μM/L)、6-MP(5μM/L)单独和联合HP1或RP1模拟肽3个不同浓度(20μM/L、40μM/L、80μM/L)分别培养Jurkat细胞24h和48h后,各自以Ara-C、6-MP为对照,用CCK-8测试细胞生长抑制率。以及采用Annexin V-FITC/PI双染色法测定细胞凋亡率。
CCK-8测试细胞生长抑制率:用培养液调整细胞密度为1×105~2×105cell/mL,接种于96孔板中,每孔100μl,实验组分别加入不同浓度的Ara-C(5μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(20μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(40μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(80μM/L)、6-MP(5μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(20μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(40μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(80μM/L)等药物组各10μl。同时设置空白对照组,空白对照组加10μl培养液,每组设6个平行孔,培养24h和48h。中止培养前3h,每孔加入10μl CCK-8试剂,避免产生气泡,震荡均匀后,继续放置培养箱中培养2h。然后用全自动酶标仪检测450nm波长处吸光值A,计算细胞生长抑制率。抑制率=(1-实验组A值/空白对照组A值)。RP1模拟肽也按照此测试方法,测试结果如表2所示。
表2各组24小时和48小时的细胞生长抑制率
Annexin V-FITC/PI双染色法测定细胞凋亡率:(1)用培养液调整细胞密度为1×105~2×105cell/mL,接种于6孔板中,每孔5mL,实验组分别加入不同浓度的Ara-C(5μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(20μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(40μM/L)、Ara-C(5μM/L)+HP1(80μM/L)、6-MP(5μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(20μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(40μM/L)、6-MP(5μM/L)+HP1(80μM/L)等药物组,每组6个平行。于培养箱培养24小时。采用1000g离心5min的方法收集细胞,并且用预冷的PBS轻轻的将细胞重悬后计数;(2)取步骤(1)重悬细胞105个,再采用1000g离心5min的方法收集细胞后,加入200μLAnnexin V-FITC的Binding Buffer将细胞轻轻重悬;(3)加入10μL的Annexin V-FITC进行轻轻的混匀;(4)室温避光孵育45min;(5)继续1000g离心5min收集细胞,加入200μL Annexin V-FITC的Binding Buffer将细胞轻轻重悬;(6)加入10μL的PI后轻轻混匀,将细胞冰浴避光放置;(7)上机检测细胞的凋亡状况。RP1模拟肽也按照此测试方法,测试结果如表3所示。
表3各组48小时的细胞凋亡率(%)
结果显示本发明的以SEQ ID No.1和SEQ ID No.11所示的模拟肽cNMP联合培养能有效提高araC、6-MP作用下细胞的增殖抑制率和凋亡率。
最后说明的是,以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述,但本领域技术人员应当理解,可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变,而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
序列表
<110> 重庆医科大学附属儿童医院
<120> 与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽及其应用
<160> 20
<170> SIPOSequenceListing 1.0
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<400> 19
Gln Gly Thr Val Phe Ser Gln Ala Val Ser Pro Ser Gly Thr Ile
1 5 10 15
<210> 20
<211> 15
<212> PRT
<213> 人工序列(Artificial Sequence)
<400> 20
Gln Gly Thr Ala Phe Ser Gln Ala Ala Ser Pro Ser Gly Ser Ile
1 5 10 15
Claims (10)
1.一种与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽,其特征在于,所述线性模拟肽的氨基酸序列如SEQID NO:11-SEQ ID NO:20所示。
2.根据权利要求1所述与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽,其特征在于,所述线性模拟肽的氨基酸序列如SEQ ID NO:11所示。
3.一种药物组合物,其特征在于,所述药物组合物包含药学上可接受的载体和有效量的权利要求1或2所述的模拟肽。
4.一种与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽的可药用盐,其特征在于,所述可药用盐由权利要求1或权利要求2所述的模拟肽与酸性化合物或碱性化合物反应形成。
5.根据权利要求4所述可药用盐,选自硫酸盐、三氟乙酸盐、亚硫酸盐、焦硫酸盐、亚硫酸氢盐、磷酸盐、丙烯酸盐、磷酸氢盐、偏磷酸盐、焦磷酸盐、盐酸盐、溴化物、碘化物、苯丙酸盐、丙酸盐、辛酸盐、甲酸盐、异丁酸盐、己酸盐、庚酸盐、丙炔酸盐、草酸盐、马来酸盐、丙二酸盐、丁二酸盐、辛二酸盐、富马酸盐、丁炔-l,4-二酸盐、己炔-1,6-二酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐、氯苯甲酸盐、甲基苯甲酸盐、二硝基苯甲酸盐、羟基苯甲酸盐、甲氧基苯甲酸盐、苯乙酸盐、苯丁酸盐、磷酸二氢盐、柠檬酸盐、乳酸盐、γ-羟基丁酸盐、甘醇酸盐、酒石酸盐、甲磺酸盐、丙磺酸盐、萘-l-磺酸盐、萘-2-磺酸盐和扁桃酸盐中的一种或多种。
6.一种重组多肽的Fc嵌合体,其特征在于,用基因工程手段或半合成方法将权利要求1或权利要求2所述的线性模拟肽与IgG1的Fc片段融合所获得的重组多肽的Fc嵌合体。
7.权利要求1或2所述与cN-Ⅱ结合的线性模拟肽在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其特征在于,所述核苷类似物为Ara-C和/或6-MP。
9.权利要求6所述重组多肽的Fc嵌合体在制备核苷类似物耐药性病症相关药物中的应用。
10.权利要求1或2所述的线性模拟肽在制备与cN-Ⅱ结合的相关药物中的应用。
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