分子靶向治療癌癥的靶點(diǎn)分子選擇

分子靶向治療癌癥的靶點(diǎn)分子選擇

癌癥的傳統(tǒng)治療方法包括：外科手術(shù)、化療和放療?；瘜W(xué)治療也被人們稱為藥物治療,在癌癥治療中一直發(fā)揮著重要作用,但是其治療效果卻受到其劑量依賴性毒性的影響,目前藥物治療的效果已經(jīng)進(jìn)入平臺期。分子靶向治療指以癌癥相關(guān)分子作為靶點(diǎn),將藥物、抗體等有效成分靶向定位于癌細(xì)胞及相關(guān)成分,從而達(dá)到治療癌癥的目的。分子靶向治療具有定向、定位的優(yōu)勢,可以減少用藥劑量,提高治療效果,減少毒副反應(yīng),正成為全世界癌癥治療的研究熱點(diǎn)。在分子靶向治療研究過程中,靶點(diǎn)分子的確具有重要意義,可以為癌癥的分子靶向治療提供理論和實(shí)踐依據(jù)。根據(jù)靶點(diǎn)分子和癌細(xì)胞的位置關(guān)系,可分為癌細(xì)胞本身靶點(diǎn)分子和癌細(xì)胞相關(guān)靶點(diǎn)分子兩大類:前者是指靶點(diǎn)分子位于癌細(xì)胞上;后者是指那些不在癌細(xì)胞上,但卻與癌細(xì)胞狀態(tài)有密切關(guān)系的靶點(diǎn)分子。1腫瘤本身的目標(biāo)分子根據(jù)靶點(diǎn)分子解剖位置可將癌細(xì)胞本身靶點(diǎn)分為癌細(xì)胞膜靶點(diǎn)分子、癌細(xì)胞質(zhì)內(nèi)靶點(diǎn)分子、癌細(xì)胞核內(nèi)靶點(diǎn)分子。1.1腫瘤標(biāo)代動力學(xué)細(xì)胞膜是細(xì)胞同外界進(jìn)行物質(zhì)能量交換的門戶,同時也是藥物作用于細(xì)胞時首先接觸到的部位,細(xì)胞膜外表面因此成為選取靶點(diǎn)分子的理想位置。1.1.1egfr胞外區(qū)的抗體藥物表皮生長因子受體(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)家族包括erbB1(EGFR)、erbB2(HER-2)、erbB3(HER-3)和erbB4(HER-4)4類,由胞外區(qū)、跨膜區(qū)、胞內(nèi)區(qū)3部分組成;胞外區(qū)是配體結(jié)合區(qū),胞內(nèi)區(qū)有ATP結(jié)合位點(diǎn)和酪氨酸激酶區(qū)。EGFR與配體結(jié)合后的活化可激活許多下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,參與癌細(xì)胞的增殖、黏附、侵襲、轉(zhuǎn)移、凋亡和腫瘤血管生成等。研究發(fā)現(xiàn),很多癌細(xì)胞高表達(dá)EGFR,如頭頸部癌、卵巢癌、宮頸癌、膀胱癌和食管癌等。目前,針對EGFR胞外區(qū)的抗體藥物研究比較深入,部分藥物已經(jīng)市場化,如赫賽汀(herceptin,trastuzumab)、西妥昔單抗(erbitux,cetuximab)、泰欣生(nimotuzomab)等。赫賽汀是一種人源化單克隆抗體,選擇性地作用于HER-2的胞外部位。HER-2過表達(dá)存在于多種癌組織,包括乳腺癌、卵巢癌、結(jié)腸癌、肺癌、胃癌、前列腺癌、宮頸癌等,1998年赫賽汀被FDA批準(zhǔn)上市用于轉(zhuǎn)移性乳腺癌的治療,治療效果明顯好于現(xiàn)有的抗乳腺癌藥物,現(xiàn)在已成為HER-2高表達(dá)的乳腺癌患者的首選治療藥物。2007年FDA批準(zhǔn)西妥昔單抗用于結(jié)直腸癌治療,后又批準(zhǔn)其用于頭頸部鱗癌的治療。泰欣生通用名為重組人源化抗人EGFR單克隆抗體,2006年4月獲國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn),是我國第一個人源化單克隆抗體藥物,與放療聯(lián)合用于治療EGFR陽性的Ⅲ/Ⅳ期鼻咽癌。1.1.2抗cd52基因CD20是B細(xì)胞重要的分化抗原,表達(dá)于95%以上正常或惡化的B細(xì)胞表面,一直被認(rèn)為是B細(xì)胞表面特有的標(biāo)識。CD20與抗CD20抗體結(jié)合后內(nèi)化現(xiàn)象不明顯,CD20也不會發(fā)生明顯細(xì)胞表面脫落的現(xiàn)象,這使得CD20成為治療B細(xì)胞淋巴瘤理想的靶點(diǎn)。1997年、2002年、2003年FDA分別批準(zhǔn)CD20抗體類藥物美羅華(mabthera,rituximab)、澤瓦靈(zevalin,ibritumomab)、百克沙(bexxar,tositumomab)上市,對50%非霍奇金淋巴瘤患者有治療效果。CD52是一種分布比較廣泛的抗原,分布于造血系統(tǒng)的淋巴細(xì)胞、單核細(xì)胞、嗜酸粒細(xì)胞和單核細(xì)胞分化的樹突細(xì)胞上,很多淋巴系細(xì)胞惡性腫瘤和某些急性髓系白血病細(xì)胞上也都有CD52抗原不同程度的表達(dá)?？笴D52單抗坎帕斯(alemtuzumab)是一種人源化的單抗,2001年獲FDA批準(zhǔn)用于治療難治復(fù)發(fā)性B細(xì)胞慢性淋巴細(xì)胞白血病(B-CLL),緩解率約19%。由于膜表面靶點(diǎn)分子具有易接近、易識別等優(yōu)點(diǎn),因此成為癌癥靶向治療研究的首選靶點(diǎn)分子。目前尚有CD147、CD82、CD317等細(xì)胞表面靶點(diǎn)分子處于實(shí)驗(yàn)研究階段。但是由于癌細(xì)胞發(fā)生機(jī)制的復(fù)雜性,且極易發(fā)生變異,導(dǎo)致癌細(xì)胞表面特異性靶點(diǎn)分子很難確定,目前確定癌細(xì)胞表面靶點(diǎn)分子的方法多存在效率低下的缺點(diǎn)。例如,通過對癌細(xì)胞基因組及蛋白組學(xué)的研究,發(fā)現(xiàn)一部分癌細(xì)胞表面過度表達(dá)一些正常的蛋白或者存在突變的細(xì)胞膜蛋白,應(yīng)用抗體、特異性抑制劑等手段檢測這些蛋白在癌癥發(fā)生中的作用,進(jìn)一步確定其作為癌癥靶點(diǎn)分子的可能性。近年來出現(xiàn)的表面展示技術(shù)(surfacedisplaytechniques)為確定癌細(xì)胞表面靶點(diǎn)分子提供了新的思路。表面展示技術(shù)是利用基因工程手段實(shí)現(xiàn)外源肽段(或蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)域)以融合蛋白形式在微生物表面進(jìn)行展示的新型基因工程技術(shù),被展示的多肽或蛋白可以保持相對獨(dú)立的空間結(jié)構(gòu)和生物活性。展示技術(shù)是在對靶點(diǎn)分子一無所知的情形下,從一個隨機(jī)的蛋白質(zhì)、多肽文庫中篩選得到具有靶向功能的分子,進(jìn)一步得到特異性的結(jié)合配體,這對于特異性靶向癌癥細(xì)胞無疑具有很好的研究前景。應(yīng)用較多的展示技術(shù)有噬菌體展示、細(xì)菌表面展示、酵母展示和體外的核糖體展示。目前表面展示技術(shù)在靶向癌癥分子的研究中已經(jīng)取得一定進(jìn)展,但是無論是相對成熟的噬菌體展示技術(shù)還是新近發(fā)展的核糖體展示技術(shù)都存在一定缺陷:例如噬菌體展示技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)高通量,細(xì)菌展示技術(shù)不能很好控制蛋白表達(dá)量,核糖體展示技術(shù)存在mRNA穩(wěn)定性的問題等,解決這些問題是決定表面展示技術(shù)能否在癌癥靶向治療中得到廣泛應(yīng)用的關(guān)鍵,但其作為新的研究靶點(diǎn)分子的手段值得關(guān)注。1.2癌癥基因的靶點(diǎn)分子因?yàn)榧?xì)胞的物質(zhì)合成、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等諸多過程都在細(xì)胞質(zhì)內(nèi)完成,故此類靶點(diǎn)分子也是癌癥靶向治療研究中最多的一類靶點(diǎn)分子。1.2.1治療微管蛋白聚集骨架蛋白在癌細(xì)胞的增生、擴(kuò)張、轉(zhuǎn)移過程中發(fā)揮著不可或缺的作用,因此抑制骨架蛋白功能也成為分子靶向治療重要的研究方向。微管在保持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞的分裂增殖、細(xì)胞器的組成與運(yùn)輸及信號物質(zhì)的轉(zhuǎn)導(dǎo)方面發(fā)揮著重要作用。以微管為靶點(diǎn)的抗癌藥就是利用其動力學(xué)特性,或促進(jìn)其解聚或抑制其聚合,從而直接影響細(xì)胞有絲分裂,并影響細(xì)胞的諸多生理功能,使細(xì)胞分裂停止于M期。長春瑞濱(navelbine,諾維本)可抑制微管蛋白聚集,是目前單藥治療非小細(xì)胞肺癌最有效的藥物之一。紫杉醇(taxol)可誘導(dǎo)、促進(jìn)微管蛋白聚合、微管裝配,防止解聚,使微管穩(wěn)定,從而阻止癌細(xì)胞的生長。1992年紫杉醇被FDA批準(zhǔn)作為治療晚期卵巢癌的新藥上市,其半合成衍生物多西紫杉醇(docetaxel)于1995年上市,紫杉醇不僅對卵巢癌、子宮癌和乳腺癌有較好的療效,而且對其他多種癌癥的療效也十分明顯。波形蛋白(vimentin)屬于中間絲蛋白的一種,參與形成細(xì)胞骨架,并與細(xì)胞膜形成廣泛聯(lián)系,主要分布在間葉組織及細(xì)胞,曾作為間葉組織起源腫瘤的特異性標(biāo)記。但近年來大量文獻(xiàn)表明,多種上皮性癌細(xì)胞表達(dá)波形蛋白,且被認(rèn)為與癌細(xì)胞的惡性程度密切相關(guān)。目前波形蛋白作為靶點(diǎn)分子尚處于研究中,研究表明在前列腺癌中波形蛋白通過src激酶途徑發(fā)揮著促癌癥轉(zhuǎn)移的作用。1.2.2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)靶點(diǎn)分子細(xì)胞質(zhì)中有一類具有酶功能的蛋白如酪氨酸蛋白激酶、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)分子、蛋白磷酸酶等,在體內(nèi)廣泛參與多種信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程,發(fā)揮重要的生理功能。這些蛋白在癌細(xì)胞中常常表達(dá)異常,被選為癌癥治療的靶點(diǎn)分子,除少數(shù)分子外,目前多數(shù)尚處于研究階段(表1)。功能蛋白靶點(diǎn)分子多屬于信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,因?yàn)樾盘栟D(zhuǎn)導(dǎo)通路在癌癥發(fā)生、發(fā)展過程中常常存在異常,因此成為癌癥靶向治療研究的熱點(diǎn)。很多轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中的蛋白被選為靶向分子,但是由于目前對信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)制了解不夠透徹,信號通路之間形成轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò),各條通路間相互交叉、相互代償,使得單獨(dú)針對信號通路中某個靶點(diǎn)分子的藥物治療效果總是不理想,現(xiàn)階段信號轉(zhuǎn)導(dǎo)靶點(diǎn)藥物多處于動物實(shí)驗(yàn)階段,上市藥物很少。近年研究者開始關(guān)注單藥物-多靶點(diǎn)的問題,即一種藥物同時抑制幾條信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo),但是應(yīng)用此類藥物可能會存在更多毒副反應(yīng),仍需進(jìn)一步研究。對于靶向信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路治療,要做到提高治療效率,關(guān)鍵在于充分了解信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的作用機(jī)制,這還需要基礎(chǔ)研究的不斷深入。1.2.3hsp29的抑制劑熱休克蛋白是在生理應(yīng)激或病理狀態(tài)下,細(xì)胞內(nèi)合成會顯著增加的一組保守蛋白,在體內(nèi)可與多種蛋白形成復(fù)合體,參與蛋白質(zhì)的折疊與伸展、多聚復(fù)合體的組裝,參與許多蛋白激酶、轉(zhuǎn)錄因子的形成。癌細(xì)胞需要合成HSP來調(diào)節(jié)和穩(wěn)定其異常增殖所需要的大量蛋白,因此HSP在多種癌細(xì)胞中有持續(xù)高表達(dá)現(xiàn)象。HSP90的抑制劑17-AAG與癌細(xì)胞分泌的HSP90結(jié)合力是正常細(xì)胞分泌的HSP90結(jié)合力的100倍,可保證選擇性殺傷癌細(xì)胞。目前17-AAG處于Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段,但最新研究表明其易產(chǎn)生抗藥性,治療效果仍待更多的臨床數(shù)據(jù)。1.3癌癥基因的靶點(diǎn)分子1.3.1dna拓?fù)洚悩?gòu)酶在癌細(xì)胞中,拓?fù)洚悩?gòu)酶含量及活性遠(yuǎn)高于正常體細(xì)胞,抑制拓?fù)洚悩?gòu)酶的活性就可能抑制癌細(xì)胞的快速增殖,進(jìn)而抑制或殺死癌細(xì)胞,因此DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶成為公認(rèn)的抗癌作用靶點(diǎn)。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶分為DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ(topoisomeraseⅠ,TopoⅠ)和DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅱ(topoisomeraseⅡ,TopoⅡ),針對兩種異構(gòu)酶的代表藥物見表2。1.3.2細(xì)胞增殖能力比的提高端粒酶的主要生物學(xué)功能是通過其逆轉(zhuǎn)錄酶活性復(fù)制和延長端粒DNA來穩(wěn)定染色體端粒DNA的長度,延長縮短的端粒,從而增強(qiáng)細(xì)胞的增殖能力。1991年Harley提出端粒-端粒酶學(xué)說,認(rèn)為端粒酶對細(xì)胞再生能力具有重要作用。1995年Hiyama等連續(xù)發(fā)表多篇研究成果表明端粒酶在多種腫瘤細(xì)胞中活性增高,揭示端粒酶在癌細(xì)胞無限增生中扮演著重要作用,使抑制端粒酶成為癌癥靶向治療研究的新方向。端粒酶抑制劑GRN163L已進(jìn)入臨床試驗(yàn),其治療效果處于觀察中。1.3.3t細(xì)胞活檢和p33活性抑制劑組蛋白去乙?；竻⑴c調(diào)節(jié)組蛋白的乙?；?改變?nèi)旧|(zhì)結(jié)構(gòu),從而調(diào)控基因表達(dá),而在多種血液系統(tǒng)腫瘤及多種實(shí)體瘤中出現(xiàn)組蛋白低乙酰化水平,應(yīng)用組蛋白去乙?；敢种苿┰诙喾N癌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出抗癌活性,成為靶向治療研究中的熱點(diǎn)。2006年10月FDA批準(zhǔn)組蛋白去乙?；敢种苿┧幬飗orinostat用于治療皮膚T細(xì)胞淋巴瘤,目前多種組蛋白去乙?；敢种苿┧幬锾幱谂R床試驗(yàn)階段。p53是體內(nèi)重要的抑癌基因,研究表明超過50%的癌細(xì)胞有p53的異常表達(dá),重組人p53腺病毒注射液(今又生,gendicine)2004年被中國國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)用于頭頸部腫瘤治療,這也是世界上首個獲準(zhǔn)上市的基因治療藥物。臨床治療鼻咽癌研究表明,今又生組的5年生存率為66.7%,而對照組的5年生存率為59.2%,前者比后者高出7.5%。2胞外功能分子本類靶點(diǎn)分子并非定位于癌細(xì)胞,而是與癌細(xì)胞分化、增殖、轉(zhuǎn)移等有關(guān)的胞外功能分子,通過調(diào)節(jié)其功能同樣可以達(dá)到抑制、治療癌癥的目的。根據(jù)靶點(diǎn)與癌細(xì)胞位置的關(guān)系,可以分為提供營養(yǎng)給癌細(xì)胞的新生血管靶點(diǎn)分子和與癌細(xì)胞生長轉(zhuǎn)移密切相關(guān)的細(xì)胞外基質(zhì)靶點(diǎn)分子。2.1抑制血管生成20世紀(jì)70年代初,美國Folkman最早提出癌細(xì)胞生長的血管依賴學(xué)說,認(rèn)為腫瘤體積一旦大于2mm3,即需新生血管提供氧氣及營養(yǎng),不僅癌細(xì)胞生長依賴血管生成,癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移更需要依賴新生血管提供營養(yǎng)支持。據(jù)此理論,抑制血管生成成為一種新的癌癥治療模式,意在阻斷癌細(xì)胞血液供應(yīng),達(dá)到遏制癌細(xì)胞增生、侵襲及轉(zhuǎn)移的目的。目前抗血管生成靶向治療主要有以下幾個方面:2.1.1gf信號轉(zhuǎn)導(dǎo)路為靶點(diǎn)的策略作為已知最強(qiáng)的血管滲透劑和內(nèi)皮細(xì)胞特異的有絲分裂源,VEGF在內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和血管構(gòu)建中起著重要作用。VEGF信號通路是癌癥血管生成、生長及轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵限速步驟,針對VEGF信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為靶點(diǎn)的主要策略有:(1)利用抗體阻斷VEGF功能。重組人源性VEGF單克隆抗體貝伐單抗(avastin,bevacizumab)是其中的代表性藥物,于2004年2月獲FDA批準(zhǔn)上市,是世界上首個批準(zhǔn)上市的VEGF抑制劑,推薦貝伐單抗聯(lián)合氟尿嘧啶作為晚期結(jié)直腸癌患者化療的一線抗體藥物。(2)利用小分子藥物特異性干擾VEGFR的酪氨酸激酶功能。代表藥物是凡德他尼(vandetanib)、舒尼替尼(sunitinib)等,臨床試驗(yàn)證明作為二線藥物治療非小細(xì)胞肺癌具有較好療效,Ⅲ期臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。2.1.2血管內(nèi)皮抑制因子煙曲霉素衍生物(TNP-470)是第一個進(jìn)入臨床試驗(yàn)的抑制血管生成藥物,它對內(nèi)皮細(xì)胞增殖和新生血管形成都具有強(qiáng)烈抑制作用,臨床試驗(yàn)聯(lián)合其他抗癌藥物使用,在宮頸癌、胃癌、乳腺癌和肺癌等實(shí)體瘤治療中顯示出了明顯的抗癌活性。內(nèi)源性血管生成抑制因子——血管抑素(angiostatin)和內(nèi)皮抑素(endostatin)都對癌癥新生血管生成有強(qiáng)烈抑制作用,但目前僅在動物實(shí)驗(yàn)中取得較好的效果。血管能抑素(canstatin)是2000年發(fā)現(xiàn)的一種內(nèi)源性血管抑制因子,體外能顯著抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞的增生和遷移,誘導(dǎo)其凋亡。Magnon等證實(shí),在小鼠體內(nèi)canstatin基因電轉(zhuǎn)移聯(lián)合放射治療腫瘤,療效明顯優(yōu)于單獨(dú)應(yīng)用放射治療組。2004年國家食品藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)了我國自行研制的重組人血管內(nèi)皮抑素(endostar,恩度)上市,這是世界上首例獲批的血管內(nèi)皮抑素抗癌新藥。臨床試驗(yàn)表明,恩度聯(lián)合化療治療非小細(xì)胞肺癌近期療效明顯高于單獨(dú)化療組。2.2乳腺癌分子靶向治療的現(xiàn)狀細(xì)胞外基質(zhì)是由膠原、非膠原糖蛋白等大分子組成的細(xì)胞外網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),癌細(xì)胞的生長、擴(kuò)張、浸潤、轉(zhuǎn)移離不開癌細(xì)胞外基質(zhì)的降解和組織重塑?；|(zhì)金屬蛋白酶(matrixmetalloproteinases,MMPs)是一類鋅離子依賴的內(nèi)肽酶,介導(dǎo)細(xì)胞外基質(zhì)的降解和組織重塑。研究表明,MMPs中明膠酶(MMP-2,MMP-9)的過度表達(dá)與癌癥轉(zhuǎn)移和新血管生成密切相關(guān),使之成為癌癥靶向治療研究的新方向。AE-941是一個多功能藥物,不但是MMP-2、MMP-9和MMP-12抑制劑,同時還具有抑制內(nèi)皮生長因子同受體結(jié)合和促使內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的功能,Ⅲ期臨床試驗(yàn)用于腎癌治療,但是實(shí)驗(yàn)抗癌效率和毒副反應(yīng)仍存在問題,需進(jìn)一步研究。COL-3是雙重抑制劑,同時對MMP-2、MMP-9和VEGF有抑制作用,尚處于Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段。目前MMP抑制劑尚無新藥批準(zhǔn)上市。隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和對癌癥研究的不斷深入,更多癌細(xì)胞靶點(diǎn)分子不斷被發(fā)現(xiàn),針對其治療也已取得長足的進(jìn)展。目前分子靶向治療藥物可以細(xì)分為兩種:靶點(diǎn)分子是藥物、抗體、抑制劑等有效成分,直接發(fā)揮抗癌作用;靶點(diǎn)分子只是引導(dǎo)劑,本身無抗癌作用,能夠指引有效治療成分靶向到達(dá)癌細(xì)胞發(fā)揮抗癌作用。目前臨床應(yīng)用的靶點(diǎn)藥物基本上是以前者為主;而后者正成為研究的新熱點(diǎn),受到越來越多研究者的重視。癌癥分子靶向治療在某些癌癥治療中已經(jīng)取得了令人鼓舞的效果,但是作為新的治療手段,分子靶向治療仍存在問題。首先,分子靶向治療目前只在B細(xì)胞淋巴瘤、乳腺癌、肺癌等少數(shù)癌癥治療中取得較好的效果,但對其他癌癥則尚未見很好的療效;其次,分子靶向治療并未取得研究者預(yù)想的很高的治療效果,除格列衛(wèi)等幾個新藥外,大部分被批準(zhǔn)的分子靶向藥物的臨床有效率僅為20%～30%;最后,低毒或者無毒副反應(yīng)是分子靶向治療的目標(biāo)之一,但實(shí)際研究結(jié)果是很多靶向藥物仍存在多種毒副反應(yīng)。由于分子靶向藥物存在上述種種問題,使得目前大部分的分子靶向藥物在癌癥治療中作為二線、三線藥物或者聯(lián)合用藥使用。分子靶向治療問題固然與癌癥的發(fā)生、發(fā)展的復(fù)雜性有關(guān),但同時也和目前癌癥分子靶向治療的現(xiàn)狀直接相關(guān):(1)靶點(diǎn)多是細(xì)胞普遍