海洋藥物的研究進(jìn)展課件

海洋藥物的研究現(xiàn)狀

及發(fā)展趨勢制作人：王園園張?jiān)蚣芙Y(jié)構(gòu)

海洋藥物的發(fā)展趨勢海洋生物海洋生物活性物質(zhì)及分類海洋藥物的研究現(xiàn)狀

其他藥物的研究●海洋生物毒素的研究●抗腫瘤藥物的研究

對心血管藥物的研究一、前言疑難病癥藥品及新藥的研發(fā)將目光轉(zhuǎn)向海洋海洋是一個(gè)巨大的資源寶庫。隨著環(huán)境惡化、生態(tài)環(huán)保的意識(shí)加強(qiáng)，人們回歸自然的愿望日益強(qiáng)烈。傳統(tǒng)的新藥研究方式和領(lǐng)域很難滿足社會(huì)的需求,海洋生物資源成了醫(yī)藥學(xué)家關(guān)注的一個(gè)新的熱點(diǎn),并期待從中獲得新的藥理活性物質(zhì)和藥物。二、海洋活性物質(zhì)的分類及研究提取海洋天然產(chǎn)物主要包括:多糖、多肽、脂肪酸、生物堿、皂苷、菇類、大環(huán)聚酯類、聚醚類等化合物,具有化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性多樣性及高的生物活性等突出特點(diǎn),是篩選新藥最豐富的資源。液相色譜分離法是海洋天然活性物質(zhì)蛋白質(zhì)、多膚、多糖、低聚糖、核普酸等的分離純化的重要方法,尤其是繼HPLC出現(xiàn)之后。三、目前國際上海洋藥物的研究及大致分類1海洋毒素的研究2抗腫瘤藥物的研究3抗病毒藥物的研究4對心血管作用藥物的研究5

其他藥物的研究1.海洋毒素的研究海洋毒素是海洋生物活性物質(zhì)中研究進(jìn)展最為迅速的領(lǐng)域。多數(shù)海洋毒素具有獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)。由于許多高毒素的毒性是以對生物神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)的高特異性作用為基礎(chǔ),因此,這些毒素及其作用機(jī)制是發(fā)現(xiàn)新神經(jīng)系統(tǒng)或心血管系統(tǒng)藥物的重要導(dǎo)向化合物和線索,也可作為尋找新農(nóng)藥的基礎(chǔ)。海洋生物毒素的主要種類（1）多肽類毒素海洋多肽類毒素是海洋生物毒素中毒性最強(qiáng)的毒素，它特異地作用于離子通道或分子受體的亞型，從而具有特定的生理活性，如鎮(zhèn)痛、強(qiáng)心、降壓、抗病毒、麻醉等．因此，海洋多肽類毒素已成為臨床用藥物的重要來源;同時(shí)，海洋多肽類毒素作為分子探針，也是神經(jīng)科學(xué)上用于研究離子通道或分子受體亞型結(jié)構(gòu)與功能的強(qiáng)大具．比較有代表性的海洋多肽類毒素包括:芋螺毒素、?？舅?、水母毒素等。海洋生物毒素的主要種類（2）聚醚類海洋生物毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)類型十分特殊，且各類毒素的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異極大，其中聚醚類毒素是近年來的研究中最突出的一種海洋毒素．聚醚類毒素是一類化學(xué)結(jié)構(gòu)獨(dú)特、毒性強(qiáng)烈并具有廣泛藥理作用的天然毒素，它對神經(jīng)系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等具有較高的選擇作用．其中代表性的毒素有西加毒素、巖沙?？舅亍⒋涛掺~毒素等。海洋生物毒素的主要種類（3）生物堿類毒素生物堿是一類含氮的有機(jī)化合物，海洋生物堿類毒素主要來源于天然海洋生物次級代謝成分，是一類含有胺型氮功能基和復(fù)雜的碳骨架環(huán)系結(jié)構(gòu)的具有重要生物活性的堿性有機(jī)物．其結(jié)構(gòu)新穎獨(dú)特，生物活性廣泛，如抗腫瘤、抗菌、抗病毒、抗心腦血管疾病、抗老年性癡呆和抗骨質(zhì)疏松癥等，因此，它們很有可能成為抗腫瘤、抗病毒和抗菌藥物的先導(dǎo)化合物，有良好的藥用前景．2.抗腫瘤藥物的研究美國NCI每年篩選3萬種以上抗腫瘤藥物,其中來自海洋生物的占5%,發(fā)現(xiàn)有抗腫瘤活性的約1%,可見從海洋生物中尋找抗腫瘤藥物的潛力很大。目前,已知結(jié)構(gòu)的具有抗腫瘤活性物質(zhì)主要來源于藻類、海綿及珊瑚等海洋生物。已發(fā)現(xiàn)的眾多海洋毒素具有很強(qiáng)的抗腫瘤活性,如巖沙?？舅匾蕴厥獾淖饔梅绞阶饔糜诩?xì)胞膜,具有強(qiáng)抑瘤活性。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例苔蘚抑素bryostatin-1大環(huán)內(nèi)酯類化合物苔蘚抑素bryostatin-1,分離自海洋苔蘚蟲門的Bugulaneritina,它有20多種類似物,結(jié)構(gòu)上的區(qū)別主要在C-7與C-20。最早發(fā)現(xiàn)其對鼠P388淋巴性白血病細(xì)胞有強(qiáng)的抗腫瘤活性,后來發(fā)現(xiàn)在體內(nèi)外對多種實(shí)體瘤及白血病均具有較強(qiáng)的抗腫瘤活性。Bryostatin-1是一種強(qiáng)的蛋白激酶C(PKC)的激動(dòng)劑,在納摩爾級濃度下就可以激活PKC的亞型。該化合物具有強(qiáng)的抗腫瘤作用,許多研究小組對其抗腫瘤作用的機(jī)制及臨床效果進(jìn)行了研究。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例目前研究認(rèn)為Bryostatin-1的抗腫瘤作用主要與PKC相關(guān)。腫瘤細(xì)胞短暫接觸Bryostatin-1后導(dǎo)致PKC的激活及自磷酸化,并由胞漿轉(zhuǎn)位至胞膜或核膜。Bryostatin-1與佛波醇酯在PKC上的結(jié)合位點(diǎn)相同,后者與PKC的結(jié)合促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長;bryostatin-1與PKC的親和力強(qiáng)于佛波醇酯,因此可作為佛波醇酯的競爭性拮抗劑,能抑制佛波醇酯的促生長作用,Bryostatin-1與PKC長時(shí)間結(jié)合導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)PKC的衰竭,這可能與泛素蛋白酶體降解途徑有關(guān)。Bryostatin-1通過PKC的作用,對腫瘤細(xì)胞的生長、分化、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡等起著調(diào)節(jié)作用。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Ecteinascidin-743(ET-743)四氫異喹啉類生物堿ET-743,分離自加勒比海的被囊動(dòng)物Ecteinascidiaturbinata,它可與DNA相互作用,結(jié)合至DNA雙鏈的小溝導(dǎo)致DNA鏈的斷裂,p53缺陷的細(xì)胞對ET2743的敏感性是野生型p53細(xì)胞的3倍。ET-743還可抑制轉(zhuǎn)錄過程,因此對細(xì)胞的生長有較強(qiáng)的抑制作用,主要將細(xì)胞阻滯在G2期,因此G1期的細(xì)胞對該化合物較為敏感。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Li等研究了ET-743對多種表達(dá)p53的人軟組織肉瘤細(xì)胞的細(xì)胞毒作用,發(fā)現(xiàn)其比目前臨床上正在使用的包括氨甲喋呤、阿霉素、鬼臼乙叉甙及紫杉醇多種藥物具有更強(qiáng)的細(xì)胞毒作用。ET-743在pM級的濃度就可誘導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生S/G2期阻滯,并且不改變P2gp及Bcl22的表達(dá)水平。體外研究表明,先給藥阿霉素或順鉑,再給予ET-743對于軟組織肉瘤細(xì)胞有較好的抑制作用。體外試驗(yàn)中,ET-743對骨腫瘤細(xì)胞也有較好的抑制作用。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例ET-743抑制白血病細(xì)胞L1210細(xì)胞生長的IC50低至0.15ng·mL-1。ET2743還可下調(diào)P2gp,起著逆轉(zhuǎn)MDR的作用。ET-743的臨床試驗(yàn)表明,其對肉瘤有較好的療效,可延長部分病人的無病生存期,平滑肌肉瘤、脂肉瘤、滑膜肉瘤對ET-743尤其敏感。ET-743的主要毒性是肝毒性,可破壞膽管,還有血液毒性,無蓄積性、可安全的給藥12個(gè)療程甚至更多。ET2743對于之前接受過紫杉醇或阿霉素治療的晚期乳腺癌患者,在可控制的毒性范圍內(nèi),有一定的療效及病情控制作用。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Dolastatin10及dolastatin15海兔毒肽系列化合物早在20世紀(jì)70年代,Pettit等就發(fā)現(xiàn)海兔Dolabellaauricularia的提取物具極強(qiáng)的抗腫瘤活性,然而由于有效成分的含量極低,花了將近15年的時(shí)間才確定有效成分dolastatin10的結(jié)構(gòu)。Dolastatin10是與海兔共生的藍(lán)藻Symploca的次生代謝產(chǎn)物，屬五肽,被發(fā)現(xiàn)的時(shí)候,是已知的化合物中抗增殖活性最強(qiáng)的,抗鼠PS白血病細(xì)胞增殖的IC50為416×10-5μg·mL-1。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例它可非競爭性的強(qiáng)烈抑制長春堿與微管蛋白的結(jié)合(Ki=114μmol·L-1),并能極大的影響微管的組裝及微管依賴的三磷酸鳥苷水解,進(jìn)一步的研究表明,dolastatin10可結(jié)合到微管蛋白上的根霉素/美登素可交換的三磷酸鳥苷結(jié)合位點(diǎn),導(dǎo)致細(xì)胞阻滯在M期。20世紀(jì)90年代,dolastatin10就完成I期臨床試驗(yàn)并進(jìn)入II期臨床,可惜臨床試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)其誘導(dǎo)40%的病人發(fā)生中度周圍神經(jīng)病變,并且在激素耐藥的轉(zhuǎn)移腺瘤及復(fù)發(fā)性鉑抵抗的卵巢癌治療中無明顯活性。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例盡管如此,科學(xué)家在dolastatin10的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造、構(gòu)效關(guān)系研究最終發(fā)現(xiàn)了類似物TZT-1027。給老鼠靜脈注射TZT-1027能顯著抑制P388白血病的發(fā)展并減小包括結(jié)腸26腺癌細(xì)胞、B16黑色素瘤細(xì)胞及M5076肉瘤細(xì)胞的鼠移植瘤大小,效果與dolastatin

10相當(dāng),甚至優(yōu)于dolastatin10另外,TZT-1027對腫瘤的移植模型包括MX-1乳腺癌及LX-1肺癌均有效。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例由于TZT-1027的作用靶點(diǎn)是微管蛋白,不與DNA相互作用,因此它對P53正常表達(dá)或突變的腫瘤細(xì)胞有相近的抑制效果。TZT-1027可與VEGF相互作用,對早期及晚期的SBC/Neo及SBC/VEGF腫瘤都有強(qiáng)烈的抑制作用;可誘導(dǎo)紅細(xì)胞的顯著增加,傷害腫瘤血管系統(tǒng),最終導(dǎo)致腫瘤因缺氧而壞死。Dolastatin15為一種藍(lán)藻多肽,分離自印度洋海兔Dauricularia,含量極微(4×10-7%),提示它的來源是藍(lán)藻次生代謝產(chǎn)物,事實(shí)上,從海洋藍(lán)藻中分離得到了多個(gè)dolastatin15的類似物。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Dolastatin15是線性的縮酚酸肽,含有7個(gè)氨基酸或羥基酸殘基,最初的生物活性試驗(yàn)是檢測其對P388細(xì)胞的抑制作用,發(fā)現(xiàn)IC50為214×10-3μg·mL-1。與dolastatin10不同,dolastatin15直接結(jié)合至微管蛋白的長春堿結(jié)合位點(diǎn)。對dolastatin15進(jìn)行深入的臨床評價(jià)的主要障礙是其天然來源含量極低,而全合成步驟復(fù)雜且收率太低,此外dolastatin15的水溶性很差。為此,研究人員合成了dolastatin15的系列類似物,其中活性較好且改善了水溶性的化合物有cemadotin及synthadotin。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例作為dolastatin15的類似物,cemadotin合成于1995年,可溶于水且水溶液穩(wěn)定,它抑制微管蛋白多聚化的IC50為710μmol·L-1,誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G2-M期。I期臨床試驗(yàn)表明,cemadotin的劑量限制性毒性主要是中性粒細(xì)胞減少,但I(xiàn)I期臨床試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其對惡性黑色素瘤、轉(zhuǎn)移乳腺癌及非小細(xì)胞肺癌均無明顯作用,因此對該化合物沒有再深入的臨床評價(jià)。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例ILX-651(synthadotin或tasidotin,)是一口服有效的第三代dolastatin15合成衍生物,末端含有叔丁基結(jié)構(gòu)。在體外抑制MCF7/GFP乳腺癌細(xì)胞生長的IC50是0.063μmol·L-1,抑制有絲分裂的IC50是0.072μmol·L-1。目前正在II期臨床試驗(yàn),觀察其對局部晚期或轉(zhuǎn)移的非小細(xì)胞肺癌的治療效果及對先前接受過紫杉醇治療的激素抵抗的前列腺癌的療效。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例DidemninB(膜海鞘素)與aplidineDidemninB是一縮酚肽類化合物,分離自加勒比海的被囊動(dòng)物Trididemnumsolidum,是第一個(gè)進(jìn)入臨床試驗(yàn)的海洋抗腫瘤天然產(chǎn)物。有研究認(rèn)為這類化合物的真正來源可能是與被囊動(dòng)物共生的藍(lán)藻。膜海鞘素可抑制RNA、DNA、蛋白質(zhì)的合成,并能非競爭性的結(jié)合至棕櫚酰蛋白硫酯酶,膜海鞘素對多個(gè)模型的腫瘤均有較強(qiáng)的活性。由于膜海鞘素毒性較大,對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造后得到了aplidine(也可從海洋被囊動(dòng)物Aplidiumalbicans.分離得到),后者能抑制RNA、DNA、蛋白質(zhì)的合成,并誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例與膜海鞘素不同的是,aplidine還可抑制鳥氨酸脫羧酶,該酶是腫瘤生長及血管生成的關(guān)鍵酶,aplidine還可減少VEGF的分泌、下調(diào)VEGF-r1受體水平。臨床前研究表明,aplidine的活性強(qiáng)于膜海鞘素,對多種腫瘤均有強(qiáng)的抑制作用,甚至對膜海鞘素抵抗的腫瘤也有抑制作用。Aplidine進(jìn)行了治療實(shí)體瘤及淋巴瘤的I期臨床研究,結(jié)果表明它的耐受性良好,最常見的副作用是無力、惡心、嘔吐,也可引起過敏反應(yīng),并無血液毒性,不導(dǎo)致黏膜炎、脫發(fā)。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Maroun等對37名患者進(jìn)行了I期臨床試驗(yàn),給藥方法是每三周有5天連續(xù)靜脈滴注1h的aplidine,劑量范圍80～1500mg/m2,其中11名患者接受了3個(gè)療程的治療。結(jié)果表明,劑量達(dá)到1350及1500mg/m2時(shí),表現(xiàn)出劑量限制性毒性,包括惡心、嘔吐、疲勞、皮疹及腹瀉;接受多療程治療的病人還表現(xiàn)為輕至中度的肌痛和虛弱,但無明顯的神經(jīng)毒性。不過,另有研究報(bào)道aplidine有一定的神經(jīng)肌肉毒性,聯(lián)合給藥L-carnitine(左旋維生素BT)可預(yù)防及減輕該不良反應(yīng)。遠(yuǎn)低于毒性劑量的aplidine即可選擇性的殺死分離自兒童及成人血的白血病細(xì)胞,aplidine已進(jìn)入II期臨床試驗(yàn)。3、抗病毒藥物的研究抗病毒活性物質(zhì)主要發(fā)現(xiàn)在海綿、珊瑚、海鞘、海藻等海洋生物中?；钚猿煞种饕休祁?、核苷類,生物堿和其它含氮類、多糖類、雜環(huán)類化合物。如從深水外海綿(Epipolasisreiswigi)中分離得到2種萜類化合物reiswiginsA和B,具有高度的抗病毒活性.4.對心血管作用藥物的研究在強(qiáng)心、降壓、抗心率失常3類藥物的研究中取得較大進(jìn)展。如CTX可興奮離體豚鼠心房和動(dòng)物交感神經(jīng)纖維,使心率加快,心臟收縮加強(qiáng)。PTX是目前最強(qiáng)的冠狀動(dòng)脈收縮劑之一,其作用強(qiáng)度比血管緊張素強(qiáng)100倍左右。5.其他藥物的研究其他如神經(jīng)系統(tǒng)藥物、抑菌藥物、抗過敏藥物等研究亦取得較大成果。TTX是一種鈉離子通道外口的特異性阻滯劑,可興奮神經(jīng)纖維細(xì)胞膜上的鈉離子通道,且具有高度的專一性。TTX還是高效的局麻藥物,作用比目前常用的局麻藥強(qiáng)萬倍以上。海洋是新種屬微生物的生存繁衍地,從眾多的新種屬微生物中,可培養(yǎng)出一系列高效的抗菌藥物,如來源于多種鏈霉菌的TeleocidinB即為一種強(qiáng)抗菌藥物。四、海洋藥物的發(fā)展趨勢海洋藥源生物向人工增養(yǎng)殖的方向發(fā)展海洋藥物研究向開發(fā)海洋微生物資源方向發(fā)展向開發(fā)海洋極端生物資源的方向發(fā)展向生物技術(shù)方向發(fā)展海洋藥源生物向人工增養(yǎng)殖方向發(fā)展許多海洋生物活性物質(zhì)的藥源生物資源很有限,而且生物活性物質(zhì)在海洋生物體內(nèi)含量通常很微少,開發(fā)海洋藥物需要耗費(fèi)大量的資源。例如,1000公斤魚肉才能提取1毫克西加毒素,滿足不了人類的需求。因此,直接利用