半胱氨酸结肽是指一条长约30-50个氨基酸的多肽，通过其半胱氨酸残基形成3-4个二硫键，这些二硫键交错在一起，从而赋予了肽链高度的热、化学、蛋白酶切稳定性。该肽链本身既可以是线状，也有可以是N与C端首尾相接形成的环状。由于结肽的稳定性，它已经被当作非入侵分子影像标记和高度靶向性的药物载体来开发。

        在临床上，天然结肽主要用于慢性疼痛的治疗。而通过合成生物学合成的非天然结肽，主要用于靶定肿瘤细胞的靶点，以及炎症与心脏疾病的特异靶标。
        将首尾相接的环状结肽Momordica cochinchinensis trypsin inhibitor II (oMCoTI-II)和Spinacia oleracea trypsin inhibitor (SOTI)通过工程化变为线状，能够提高其亲和力，从而加强与蛋白酶matriptase-1结合并抑制其活性。MCoTI-I 或MCoTI-II的变体还能与组成型活跃的酪氨酸激酶BCR-ABL, SET蛋白和高血压素的MAS1受体结合，此外，还能作为thrombospondin-1类似物阻止血管再生。

        工程化的Ecballium elaterium trypsin抑制剂II (EETI)结肽能够在肿瘤中大量积累，但在肝肾和其它器官中的影像信号强度却很低。F18和Cu64标记此结肽后，该结肽就能作为有效的PET显影剂用于小鼠肿瘤模型研究。
        oMCoTI-II与CTLA-4偶联后能够作为一种免疫检验点抑制剂使用。还有研究表明，EETI 2.5F-Fc融合蛋白与IL-2和抗PD1免疫检验点抑制剂联合使用能够控制协同性鼠科肿瘤模型中的肿瘤生长。