Claudins通过上皮和内皮组织紧密连接中的细胞旁途径调控细胞间的分子运输，是生物治疗的关键靶点。Claudin通过其细胞外片段（ECS）的相互作用促进紧密连接屏障的结构和功能，形成可靶向的表面。然而，开发针对claudin细胞外片段的生物或小分子结合剂具有挑战性，因为这些片段小、动态，且缺乏组装结构来指导理性设计。在此，研究人员回顾了claudin靶向策略、使用天然和合成分子的最新进展，以及这些分子对claudin或紧密连接生物学的影响。研究人员推测，任何分子的治疗前景都取决于深入考虑claudin如何组装以及它们在紧密连接内外采取何种结构。因此，本综述聚焦于结构导向的主题，希望为研究人员提供一个框架，以应用这些知识设计和开发具有不同特性、机制和功能的新型claudin结合分子。
Claudins调控紧密连接处的细胞旁运输
紧密连接是最顶端的细胞连接，代表自然界中两个细胞之间最近的接触，由可溶性支架蛋白和整合膜蛋白的大分子组装体组成。这些“亲吻点”在细胞-细胞粘附中作用较小，而更多在于调节细胞旁空间中的分子运输。对细胞旁运输的严格调控对于内皮和上皮组织的稳态生理至关重要，同时屏障维护必须在细胞生长、分裂和发育过程中得以保持。细胞旁途径是改善药物递送的有吸引力的靶点，但实现所需紧密连接屏障的松弛仍然是一个始终存在的障碍。
尽管每个紧密连接蛋白执行独特功能，但该系统具有内在冗余性，以确保如果个别蛋白受损，紧密连接屏障功能仍能维持。这种独特性和冗余性之间的最佳代表在于一个称为claudins的整合膜蛋白家族。Claudins指导紧密连接的形成、结构和功能，因为缺乏claudin的细胞无法形成紧密连接。人类和哺乳动物基因组编码24-26种claudin亚型——每种表现出组织特异性表达模式，并具有16%至87%之间不等的序列一致性。根据序列同源性，claudins被分为两大类——经典和非经典——以及基于更深入的功能或序列分析的四到五个次要组。尽管序列存在这些差异，claudins被认为趋同于几乎相同的三级结构，这使得每种亚型能够独特地相互作用和发挥功能。对于claudins，结构的保守性和序列的差异性赋予每种亚型claudin组装以及新相互作用和功能的蓝图。
Claudin结构
Claudins共享一个四跨膜（TM）三维结构。它们从可变长度的N端开始，连接至TM1，TM1通过一个反向平行的四β链细胞外片段（ECS）1与TM2相连。在β链4和TM2之间是细胞外螺旋（ECH）1——该螺旋仅在claudin-15的结构中被观察到，但由于保守的共有序列SLLALP，被认为存在于其他claudins中。TM2之后是一个细胞内结构域，将TM2与TM3连接，后者具有一个比其他所有TM更突出膜外的螺旋区域（ECH）2。TM3通过ECS2连接至TM4，ECS2具有另一个β链，与ECS1上的β链1相连。ECS1和ECS2之间的分子内相互作用形成完整细胞外结构域的三级结构，其形状类似于一个弯曲的左手，有两个区域：“手背”和“手掌”。β链3和4通过所有claudins中保守的二硫键交联，而claudin C端序列和长度的多样性形成细胞内结束的内在无序结构域。Claudin结构使得claudin间侧向（cis）和纵向（trans）相互作用得以形成，分别在一个细胞上形成紧密连接链，以及在细胞旁空间中形成细胞外屏障或孔。通过cis/trans相互作用整合到链中的claudins变得不可移动，但链本身并非如此——它们动态地断裂和重组，以形成电子显微镜所观察到的更大链网络。Claudin结构还促进claudin细胞内C端与支架蛋白之间的相互作用，这些支架蛋白将紧密连接锚定到细胞骨架。对于如此简单的折叠，claudin结构同源性掩盖了每种亚型的功能新颖性。我们对每种亚型独特功能的理解，但更重要的是，一个成员何时、何地以及如何与其他成员组装，仍然大部分不完整，这模糊了靶向claudins的最有效方法。
靶向claudins以调节细胞旁通透性的考虑
尽管基础理解存在重大空白，但合乎逻辑的结论是，claudin结合分子可以通过破坏claudin-claudin相互作用或物理阻塞细胞旁通道来增加或减少组织中的细胞旁通透性。增加紧密连接通透性可以促进药物通过这些限制性空间递送，以治疗组织特异性疾病。例如，中枢神经系统（CNS）疾病由于血脑屏障（BBB）而难以递送药物。BBB是限制分子从血液到大脑细胞旁运输的扩散屏障，由内皮细胞相互依赖的网络形成，其特性由紧密连接精确调控，特别是claudin-5。能够短暂且可逆地打开BBB紧密连接的结合剂将是强大的工具，能够实现治疗药物通过BBB递送以治疗CNS疾病。由claudin-1和其他claudins形成的表皮皮肤屏障是另一个例子，其中通过claudin靶向可以加速药物递送。降低紧密连接通透性可能是治疗由不受限制的细胞旁渗漏引起的疾病状态的目标。炎症性肠病（IBD），如克罗恩病、溃疡性结肠炎和乳糜泻，是由于胃肠道屏障功能失调，通常是由于孔形成claudins（如claudin-2）的过表达，可以通过阻断claudin-2通道来减轻。限制通透性可以通过增加屏障形成claudin或减少孔形成claudin的表达和紧密连接处的寿命来实现——这对结合剂来说是一个挑战——或者通过稳定屏障形成claudins的组装或 destabilizing 通道形成claudin组装。后者可能通过claudin结合剂实现。如果调节组织细胞旁通透性是目标，那么靶向单一或多个claudin亚型可能是一种可行的方法。如何为此目的开发或设计合成结合剂取决于单个claudins的结构和动力学，以及claudins在紧密连接中的整体寡聚组织。由于调节紧密连接的天然开放或关闭是目标，因此深入了解claudin组装以及指导细胞旁运输的屏障和孔的结构变得必要。
靶向claudins以破坏细胞事件的考虑
靶向哪个组织以及何时靶向取决于哪种claudin亚型存在于该组织中以及存在于哪里（顶端或亚顶端）。更复杂的是，claudins通常不仅局限于紧密连接，而是扩散到顶端或基底膜中。在这里，claudins与其他膜蛋白相互作用，改变细胞信号级联，或成为病毒或细菌蛋白的受体。癌症常利用claudins来促进其快速生长和迁移。这些细胞的紧密连接受损或不存在，因此基底外侧膜中的claudins在这里发挥调节细胞生长、增殖和干细胞性的作用——尤其是与上皮-间充质转化（EMT）相关——这是组织发育过程中的自然过程，被癌细胞利用以逃避细胞死亡和转移。通过调节膜表面存在的亚型和表达水平，癌细胞改变细胞粘附并促进运动性——触发EMT。由于癌症是组织特异性的，被癌细胞利用的claudin亚型各不相同。从策略上讲，由于claudins相互之间或与其他蛋白质形成的复合物在非紧密连接定位时可能更小且更易接近，因此单体claudin靶向可能是诊断或治疗此类疾病的首选方法。基于非合成抗体的结合剂已成功用于靶向癌症中的claudin-1、-6和-18.2，这些方法将详细讨论。因此，与屏障破坏方法相比，合成结合剂的设计和开发可以更加理性和经验性，并可以利用许多实验室可用的计算机或体外技术。由于改变claudins与自身或其他蛋白质的相互作用是目标，了解claudins如何相互作用以及相互作用发生的位置可以提高成功率。
通过结构生物学视角靶向claudins
尽管claudins在紧密连接内外具有超重的功能重要性，但它们的分子质量很小，约为24 kDa。结构生物学表明，这一质量被大大高估了，因为其中60%要么是无结构的，要么是细胞内的，要么是嵌入膜中的——这使得只有约10 kDa的“功能性”质量是可靶向或可接近的。这10 kDa的表面构成了细胞外结构域。尽管claudin结构中60%位于细胞外结构域之外的部分可能对claudin组装或细胞信号传导也很重要，但用结合剂甚至药物靶向这些区域实际上是不可能的，因为膜穿透是先决条件。因此，尽管小且动态，细胞外结构域代表了靶向结合剂的最有前景的表面。
Claudin细胞外结构类似于一只左手，具有“手背”和“手掌”区域。“手背”缺乏显著的沟槽或口袋，因此用大或小分子进行理性靶向具有挑战性。“手掌”类似，但有一个小而明显的裂隙朝向中心，由β链和ECH1的基部形成。这个裂隙可能只能容纳小分子或肽。这个裂隙的功能未知，但不太可能用于claudin相互作用，因此结合剂对改变紧密连接通透性或claudin相关细胞事件作用不大。“手掌”形成手的杯状部分，显然是抗原性最强的表面，因此是靶向结合剂的理想选择。体外淘选或计算机对接实验可以将这些信息纳入实验设计，以增加找到“手掌”区域结合剂的可能性。
然而，上述结构评估和理论靶向方法是有限的，因为它们简化了claudins的复杂组织，假设它们孤立存在。孤立的claudin单体，在体外是主要的生物物理状态，作为靶向非连接claudins的体外和计算机实验的输入模型具有价值。开发用于靶向孤立claudins的合成结合剂可用于阻断它们与其他膜蛋白或来自病毒或细菌的致病蛋白的相互作用，以改变细胞信号事件并诊断或治疗疾病，如食物中毒、肝炎和癌症。然而，靶向完整紧密连接中的claudins以调节细胞旁通透性需要更复杂且知之甚少的结构模型。
在组织中，claudins的细胞外结构域是否与体外一样可及？为了理解需要克服的挑战以破坏claudin组装并打开或关闭紧密连接屏障，我们需要可视化体内claudin组装的结构。然而，结构生物学尚未以接近原子细节的分辨率解析这些组织。幸运的是，已经提出了几种claudin组装模型，其中一些已得到实验验证。由于许多模型是Suzuki等人提出的反平行双行模型的变体，这作为起点是合适的。在该模型中，两个细胞上的12个claudin（每个细胞6个）以cis和trans方式组装，在细胞旁空间中形成两个相邻的沙漏形通道。在cis中，细胞外结构域的二级结构元素相互作用，其中“手掌”区域面向“手背”，产生一个细胞膜上的一堆杯状左手。这在相对膜上重复，并通过x和y方向上的两次180°旋转相关联。相对膜上的这两行形成一个“漏斗”，并与它们的对应物结合形成沙漏形通道。根据claudin是孔形成还是屏障形成，漏斗和沙漏的孔径或排列可能有所不同，以分别允许或限制分子运输。“手掌”区域形成沙漏的内部，而“手背”区域通过claudin-claudin相互作用被屏蔽。在这种组织中，原本就小的两个区域，现在对于标准尺寸（例如，>20 kDa）的结合剂来说是不可及的。那么，我们如何可能靶向这些组装以破坏或加强屏障？
改变紧密连接与claudin结合剂的挑战和机遇
紧密连接屏障的破坏理想地通过合成结合剂对claudins的高特异性和亲和力结合来实现，其中结合剂的结合和解离速率可以通过改变其化学或物理性质来调节。例如，对于药物递送所需的短暂可逆紧密连接屏障打开，快速结合和慢速解离速率（分钟或小时量级）将允许在递送结合剂时短期削弱细胞旁通透性，以打开一个时间窗口来通过这些空间递送药物，而不会导致长期屏障破坏，从而可能不可逆地改变组织稳态。对于加强紧密连接以抑制渗漏，与claudins的特异性高亲和力相互作用也将受益于慢速解离速率。在这里，与屏障形成claudins的选择性相互作用以加强其组装，或与孔形成claudins的特异性相互作用以破坏其组装，可以变得可调且时间依赖。发现具有此类生物物理性质的分子或重新设计现有的claudin结合分子可能非常有限，而通过实验迭代设计此类分子可能更易处理。为了理解为什么迄今为止成功有限，我们必须回到我们的结构模型以揭示最佳方法。
反平行双行模型和体内实验已证实，ECH1和ECH2以及连接二级结构元素的细胞外环（ECL）分别在cis和trans相互作用中发挥重要作用。两个ECH和ECL4形成沙漏的顶部和底部，因此结合剂可及。然而，沙漏顶部和底部的尺寸约为16×28 ?，膜间距约为40 ?，因此显然只有小药物或低分子量结合剂才能进入这些空间。然而，此类分子可能太小，无法实际破坏claudin组装，可能更适合作为孔阻断剂。尽管这些空间很小，且“手掌”区域由于claudin-claudin相互作用而部分不可及，但自然界已开发出一种有效的方法来规避这些挑战并破坏紧密连接组装。
来自天然claudin结合剂的启示
一种理想的claudin结合蛋白是产气荚膜梭菌肠毒素（CpE）的C端结构域（cCpE）。cCpE与claudins结合的模式及其破坏其组装的机制已被确定并综述过。简言之，cCpE结合受体claudin的整个细胞外手掌表面，并利用ECS2及其内的五个残基序列选择性地以高亲和力与cCpE结合。claudin ECS2和ECL的序列和潜在结构差异定义了受体与非受体。野生型和突变型cCpE以及源自它的肽已被证明可以打开紧密连接屏障，并用于检测过表达claudin的癌症以及通过模型内皮中的BBB递送药物。然而，尽管其直接且1:1的结合模式，cCpE在广泛使用中受到限制，因为它优先仅以低纳摩尔亲和力结合一部分claudin，而对大多数claudin结合较差。这种选择性使得cCpE的可调性困难，因为无论如何或在哪里改变，cCpE都可能保留对受体claudin相对于目标非受体claudin的更高亲和力。例如，皮肤和BBB由cCpE结合能力低或无的claudins（claudin-1和claudin-5）组成。经过工程改造以结合这些非受体claudin的cCpE仍将优先结合其预期目标内部存在的受体claudin，如claudin-4。在缺乏受体claudin的紧密连接中，这种方法可能可靠。然而，在存在受体的组织中，cCpE诱导的损伤可能更不可控。此外，如果没有直接递送到其预期组织，这些cCpE将在到达目标的过程中沿途结合其他组织中的受体claudin，破坏非靶组织，增加脱靶效应，并使口服、吸入、透皮或注射药物递送系统无法实现。例如，作为检测受体claudin过表达癌症的诊断工具，cCpE有前景——但作为屏障破坏物，仍存在许多挑战。尽管cCpE作为治疗性结合剂存在局限性，但其天然的claudin结合能力以及破坏claudin组装和紧密连接通透性的机制可作为基础设计第一代合成结合剂的有用原型。这些结合剂可以像cCpE一样很好地靶向和结合claudin或打开屏障，但具有可调性质，其中修饰可以改变并改善其claudin选择性。为了成功，理解cCpE的claudin结合和解组装机制对于指导结合剂设计策略变得重要。
像细胞旁孔一样，cCpE很小（15 kDa），尺寸约为28×38 ?——略大于沙漏的孔径（约16×28 ?）。将cCpE与claudin-4结合的晶体结构叠加到反平行双行模型中的一个claudin上，有助于我们可视化cCpE如何作为结合剂设计的原型，以及它如何可能破坏紧密连接屏障。cCpE结合“手掌”区域的完整细胞外表面，并且显著地适应了存在于cis/trans组装中的相邻claudin，几乎没有空间冲突。这种适应性非常出色，因为cCpE被认为结合顶端膜池中的单个claudin以引发CpE的细胞毒性，而不需要从完整紧密连接中解离claudins。为什么cCpE在紧密连接孔中如此适合是一个悬而未决的问题。cCpE如何破坏claudin cis/trans组装则不是。多个cCpE与各种claudin受体复合物的晶体结构揭示了cCpE结合会改变ECH1和ECH2的螺旋结构，并且claudin ECL会适应cCpE的表面。因此，cCpE结合诱导的结构变化可能会禁用由ECHs控制的claudin cis相互作用，同时cCpE的质量在空间上阻碍了由claudin ECLs指导的trans相互作用。以cCpE为指导，以类似方式靶向这些区域将产生有效的claudin结合剂。
如果cCpE如此适应完整claudin孔，那么它为何不是通用的细胞旁通透性增强剂或阻断剂？可以推测，由受体claudin组装的孔在尺寸或结构上与非受体claudin的孔不同，这可以解释cCpE在模型组织中无法破坏后者的原因。然而，反平行双行模型基于claudin-15（一种非受体claudin）的组装，但cCpE适应良好。因此，似乎仅仅适应孔或claudin的杯状左手不足以赋予屏障破坏能力。这是有道理的，因为杯状左手结构可能在claudins中保守，因此关键位点的侧链取代或ECL的动力学或序列可能定义了claudin受体与非受体。确实，晶体结构和功能分析表明，ECL1和ECL4上的残基在cCpE结合中起关键作用，并定义了受体。考虑到claudin ECL在trans组装中的关键作用，并综合之前讨论的观点，我们可以假设有效的结合剂应：(1)足够小以适合孔，(2)适应claudin的杯状手结构，以及(3)与ECL1和ECL4都相互作用。这种结合模式将最有希望以类似cCpE的方式改变cis和trans相互作用。这样，cCpE可以作为建模和基准化结合剂的原型，因为它已通过进化优化以结合claudins。不幸的是，其完善的功能限制了其作为紧密连接通透剂的广泛适用性和可调性，但为我们提供了关键见解，可用于新型结合剂开发。
如果能够开发出具有这三种特性的结合剂，我们应该预期多大的破坏程度？也许物理破坏组装孔中的claudins（这很困难）并非打开屏障所必需？为什么开发用于结合单个claudin的分子不能携带到紧密连接以禁用其整合和组装？这些是合乎逻辑的问题，也可以通过理解cCpE的作用机制以及claudins如何整合到紧密连接中来回答。呈现的静态结构模型掩盖了claudin组装的动力学和动态，这些是至关重要的考虑因素。
已知非聚合（单体）claudin从基底外侧池整合并聚合到顶端紧密连接中。然而，由于进入基底外侧池中的单体claudin通常需要首先打乱顶端聚合claudin，因此劫持单个claudin以将结合剂递送到紧密连接的成功率可能较低。然而，在屏障形成完成后，一些claudin被降解，而另一些则逃逸到顶端或留在基底池中，在那里它们发挥之前描述的细胞信号传导功能。一旦离开紧密连接，可能没有通过基底外侧到顶端整合途径返回的方式，因为紧密连接也阻止顶端膜蛋白侧向扩散到基底外侧区室（“栅栏”功能）。这种基底外侧到顶端整合途径已在模型上皮单层中得到验证，其中针对单体claudin的结合剂（如cCpE）在递送到基底外侧时比递送到顶端时更大幅度地打开屏障。具体来说，基底外侧递送cCpE时屏障破坏程度是顶端递送的2-5倍，而顶端递送在24小时内仅产生约20%的通透性增加。在这里，结合剂通过禁用claudin cis/trans相互作用，“隔离”基底外侧claudin，使其远离聚合并随后整合到顶端紧密连接中。虽然这种隔离机制是一种非常有效但间接的打破屏障的方法，但不幸的是，对于直接打破顶端claudin复合物以递送药物来说，这是一个难以执行的方法。这使得直接破坏组装链中的claudin成为主要的前进方向。
直接结合claudin并改变其结构、组装或功能的分子
尽管存在生物学、物理和逻辑上的挑战，通过标准和非标准的体内、体外或计算机方法已经鉴定出合成或生物邻近的直接claudin结合剂。简要地，我将更新存在的分子类型、它们是如何开发的、它们的作用机制以及它们的用途。然而，这些分子中的大多数不符合合成结合剂的资格。那些符合的将被突出显示，而其他的可以归类为合成小分子或肽，或天然肽或生物制剂。
小分子
CL5B和M01是直接结合claudin的小分子的例子。CL5B是通过筛选针对小分子文库的claudin-5蛋白脂质体以检测抗claudin-5抗体的阻塞而发现的。亲和力测量显示它以约32 μM的亲和力结合claudin-5，而对接显示它结合ECH2和β链5之间的手掌区域。该分子在100 μM浓度下将表达claudin-5的内皮和上皮细胞的屏障打开40-50%，并在体外和体内增强了各种尺寸分子的运输。CL5B可能通过破坏claudin-5之间的细胞旁相互作用起作用，但它也改变了claudin-5聚合或整合到紧密连接链中，这可能是间接的细胞内机制。M01是另一种claudin-5相互作用的小分子抑制剂，通过在无连接HEK细胞中表达claudin-5并筛选破坏细胞/细胞接触富集的分子而发现。它以约240 nM的亲和力结合手掌区域中的W41和W57，并在50-100 μM浓度下应用时将上皮细胞的屏障功能降低30-40%。在高浓度下，M01在培养模型和小鼠脑中增强了通过BBB的药物递送；而在10 μM时，它减少了神经炎症。它还显示出改变claudin-5表达、内化和整合到紧密连接中的能力，这解释了其屏障破坏特性。
最近描述了一种筛选减弱BBB功能的小分子的新方法，包括基于鱼的渗透性非侵入性评估（FishNAP）分析。该模型系统使用斑马鱼幼虫，并在存在镇静剂的情况下评估2320种FDA批准的小分子对BBB的打开，其中先导分子增加BBB通透性会诱导镇静。在5 μM或更低浓度下，78种化合物诱导镇静，并在生物重复后精炼至11种。测试1 kDa和10 kDa示踪剂的BBB通透性显示，尽管8种打开了BBB，但只有两种直接起作用，即LDE-225和Trametinib。然后选择三种分子评估小鼠中的BBB打开，所有三种都通过降低claudin-5水平增加了示踪剂通透性。尽管FishNAP是筛选小分子的强大系统，但由于它是整个生物体的读数，因此它们打开BBB的分子机制难以解析。尽管这些小分子可能都不直接结合claudin，但FishNAP可用于评估直接claudin结合分子对整个生物体的影响，这使其成为一个强大的新模型系统。
肽
硫链丝菌素是一种由天蓝色链霉菌产生的天然大环硫肽抗生素，用于治疗家畜细菌感染。Watari等人在32,560种化合物的文库中发现硫链丝菌素通过时间分辨FRET筛选分析抑制了claudin-4与cCpE之间的相互作用。硫链丝菌素对claudin-4的亲和力测量为约6.6 μM。此外，在表达内源性claudin（包括claudin-4）的Caco-2细胞中，作者发现使用100 μM硫链丝菌素时，跨上皮电阻（TEER）降低约50%，4 kDa荧光素染料的运输增加约25%。此外，他们发现这些对紧密连接通透性的改变并非由于claudin表达或定位的变化，表明硫链丝菌素是一种直接且半选择性的结合claudin-4的天然肽，能够在>10 μM时打开表达claudin-4的紧密连接屏障，而不影响claudin水平或组织。
已合成基于claudin的肽，模拟claudin-1和-5的ECS。这些包括CLDN-153-80、C1C2、CLDN-131-81、C5C2、f1-C5C2、C5EFYDP及其衍生物。许多这些肽是在claudin结构确定之前开发的，并包含由β链3-4、ECL2、ECH1和TM2顶部组成的ECS1序列。C5EFYDP是一种D-氨基酸肽，包含ECH2的顶部。这些肽是否折叠或是否形成类似claudin的结构是一个悬而未决的问题，但链和螺旋在不同缓冲条件下形成。这些ECS1肽以浓度依赖的方式诱导显著且可逆的紧密连接屏障打开。许多将claudin和其他紧密连接蛋白从紧密连接中移位，并且在>100 μM浓度下大多有效。尽管有些已被证明直接结合claudin，亲和力高达约150 nM，但大多数也被内化，掩盖了其屏障破坏机制，这可能部分是由于直接解离claudin相互作用，但也通过间接劫持紧密连接蛋白的细胞内组织。这些ECS1 claudin基肽已被用于增加含有claudin-1和claudin-5的上皮和内皮组织的通透性，而C5EFYDP已被证明是一种屏障密封肽，可降低酒精诱导的屏障破坏。
通过筛选针对支气管上皮单层的噬菌体展示文库并监测组织通透性，发现了非claudin基肽。这些包括PN-159（一种19个氨基酸的肽，类似于伯克霍尔德氏菌中假设蛋白中的序列）和PN-78（一种7个氨基酸的肽，存在于许多细菌蛋白中）。其中，PN-159最有效，直接且选择性地结合claudin，亲和力约为300-800 nM。建模表明PN-159结合claudin杯状手中的ECS1区域。两种肽都以可逆方式打开紧密连接屏障，在10-100 μM时增加通透性>80%。尽管PN-159结合claudin-1和claudin-5优于其他亚型，但它对Caco-2细胞通透性的增加程度远大于富含这两种亚型的内皮细胞。后来表明PN-159结合claudin-4和claudin-7，这解释了这一结果。尽管如此，在上皮和内皮组织中，两种肽都增加了荧光素染料和白蛋白的运输，暗示了它们引起的破坏程度。PN-78的环状变体在100 μM时也将组织通透性增加80%，但令人惊讶的是并未增加荧光素的递送。
总之，小分子和肽的使用广泛，其中一些脱颖而出值得进一步开发或改造。这些分子打开屏障的机制是多方面的，在某些情况下未知或仅部分表征，但通常不能完全通过直接阻碍claudin组装来解释。大多数确实直接与claudin相互作用的分子通常以低亲和力和差选择性结合，这体现在它们在高微摩尔浓度下的有效性。由于claudin只有10 kDa的靶向表面，小分子和肽在claudin和紧密连接生物学中的能力和效力可能始终有限。
抗体和抗体片段
近藤实验室开发了针对claudin-1、claudin-2、claudin-4和claudin-5的抗claudin单克隆抗体，鲍默特实验室开发了针对claudin-1的抗体。这些是通过将编码这些蛋白的质粒DNA注射到大鼠和/或小鼠（它们内源性表达自己的claudin同源物）中，或使用无细胞合成claudin蛋白脂质体而发现的。这些mAb直接结合其预期claudin靶标和密切同源物，亲和力为纳摩尔到皮摩尔，并且在较低浓度（约700 nM）下比肽更有效地改变紧密连接通透性。此外，与肽不同，mAb不能被内化，并且通常不改变claudin表达水平或运输，这突出了生物制剂相对于其他分子的优势。令人惊讶的是，抗claudin-1 mAb并未改变紧密连接完整性，而抗claudin-2 mAb则加强了紧密连接屏障。在该研究中，针对claudin-1、claudin-3和claudin-4的mAb对屏障完整性无影响或负面影响，而抗claudin-2 mAb有助于密封屏障并保护组织免受炎症化合物的渗漏。这表明mAb结合claudin的区域对于确定其功能和效力至关重要，但也表明靶向孔形成claudin可能是通过阻塞其孔或 destabilizing 其组装和组成链以阻止通道形成来更好地密封屏障的策略。Claudin-5结合剂已用于打开BBB以增强通透性，而claudin-1和claudin-4结合剂分别阻断丙型肝炎病毒（HCV）进入或抑制结直肠肿瘤生长。在小鼠中开发的抗claudin-1抗体可预防HCV感染，该mAb的人源化形式可预防人类感染并治疗肝纤维化和癌症。这些结果表明，抗体是改变claudin介导的细胞事件和破坏紧密连接屏障的强大工具，而它们的合成类似物可以改善或扩展其效用。
SAIL66是一种三特异性抗体T细胞接合器，设计用于通过一个Fab结合CLDN6，并通过另一个Fab结合CD3/CD137，从而通过CD3激活和CD137共刺激激活T细胞。SAIL66在体外共培养分析和体内显示出激活T细胞的能力，导致肿瘤中T细胞浸润增加。抗claudin-6 Fab的细节未给出，因此机制未知，但此类双和三模式TCE正在被设计用于抗肿瘤效力，以改变影响癌症的claudin信号级联。
针对claudin-6和claudin-18.2（参与实体瘤癌症和胃癌的两种claudin）的抗体已从实验室进入临床，一些已用于临床试验和/或获得FDA批准。这些已针对不同模式开发，如mAb、双特异性抗体、TCE、抗体药物偶联物（ADC）、嵌合抗原受体T细胞和T细胞疫苗疗法。这些进展的总结，由于分子已确立且通常为专利，可在此找到。
抗claudin抗体片段构成一个两链50 kDa的Fab，由可变区和恒定区组成，带有重链和轻链，或单链可变片段，它是重链和轻链每个可变区的融合体连接在一起。我将从最大分子到最小分子进行讨论。
如上所述，抗体SAIL66由一个抗claudin-6结合Fab组成，但其开发和结合机制的细节不易发现。唯一其他经过验证的claudin结合Fab是COP-1，它是一种新的、充分表征的合成结合剂。COP-1是通过将人claudin-4/cCpE复合物固定到链霉亲和素上，并使用噬菌体展示针对富含丝氨酸和酪氨酸的偏倚序列的Fab文库进行淘选而开发的。尽管在淘选中存在，但COP-1不单独结合cCpE，而是结合claudin-4和claudin-4/cCpE复合物，亲和力分别约为50和20 nM。这些结合亲和力在体外去污剂中测定，但COP-1也在更类似膜的环境中（如纳米盘）结合claudin-4。生物物理分析表明，COP-1结合claudin-4，并利用cCpE结合的稳定性质来促进其相互作用。Claudin-4/cCpE/COP-1复合物的冷冻电镜结构揭示了COP-1在三个位点结合claudin-4，这些位点构成claudin-4上TM1的顶部、ECL1/β链2和ECL2/β链4。在每个链的六个互补决定区中，CDR-H3形成一个两亲性螺旋并穿透膜嵌入的TM1以进入其结合位点。CDR-H3上的芳香族残基稳定其螺旋并实现疏水性。由于COP-1结合膜内外的claudin-4三级结构，它可能在结构生物学以外的应用中具有实用性。
为了验证这一点，我们进一步表征了COP-1，表明它是一种泛claudin结合分子，能够增加模型肠道中的细胞旁通透性。在该研究中，使用重组claudin-1、claudin-3、claudin-4、claudin-5、claudin-6、claudin-9、claudin-15、claudin-17、claudin-18.1、claudin-18.2和claudin-19，我们发现在没有cCpE的情况下，COP-1以60-92 nM的亲和力结合所有claudin。这种结合亲和力在claudin重构的蛋白脂质体中相似，并且是claudin特异性的，因为其他紧密连接膜蛋白如occludin被发现不结合COP-1。COP-1的三维结构结合模式在该研究中得到验证，发现它不仅结合人类、小鼠和尾索动物claudin，还结合远缘claudin亲属如MP-20、PMP-22和来自黑腹果蝇的隔膜连接蛋白Kune-kune，它们共享四跨膜蛋白结构。在Caco-2细胞（内源性表达claudin-
