當代抗腫瘤藥物的發(fā)展戰(zhàn)略

當代抗腫瘤藥物的發(fā)展戰(zhàn)略

近年來，腫瘤化療取得了很大進展，腫瘤患者的生活時間顯著延長，尤其是白花腫瘤和良性腫瘤的治療。然而，它對人類生命和健康最嚴重的實體瘤的治療沒有取得令人滿意的效果。占腫瘤瘤的90%以上。藥學家和腫瘤學家越來越深刻地認識到:要提高腫瘤治療的療效,必須從腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制著手,才能取得新的突破性進展。近年來,分子腫瘤學、分子藥理學的發(fā)展使腫瘤本質正在逐步闡明;大規(guī)模快速篩選、組合化學、基因工程等先進技術的發(fā)明和應用加速了藥物開發(fā)進程;抗腫瘤藥物的研究與開發(fā)已進入一個嶄新的時代。當今抗腫瘤藥物的發(fā)展戰(zhàn)略有以下幾點:①以占惡性腫瘤90%以上的實體瘤為主攻對象;②從天然產(chǎn)物中尋找活性成分;③針對腫瘤發(fā)生發(fā)展的機制,尋找新的分子作用(酶、受體、基因)靶點;④大規(guī)?？焖俸Y選(High-throughputscreening);⑤新技術的導入和應用:組合化學、結構生物學、計算機輔助設計、基因工程、DNA芯片、藥物基因組學(功能基因組學與藥理學結合)等?？鼓[瘤藥物正從傳統(tǒng)的細胞毒性藥物,向針對機制的多環(huán)節(jié)作用的新型抗腫瘤藥物發(fā)展,目前國內外關注的抗腫瘤作用的新靶點和相應的新型抗腫瘤劑或手段有:①以細胞信號轉導分子為靶點:包括蛋白酪氨酸激酶抑制劑、法尼基轉移酶抑制劑、MAPK信號轉導通路抑制劑、細胞周期調控劑;②以新生血管為靶點:新生血管生成抑制劑;③減少癌細胞脫落、粘附和基底膜降解:抗轉移藥;④以端粒酶為靶點:端粒酶抑制劑;⑤針對腫瘤細胞耐藥性:耐藥逆轉劑;⑥促進惡性細胞向成熟分化:分化誘導劑;⑦特異性殺傷癌細胞:(抗體或毒素)導向治療;⑧增強放療和化療的療效:腫瘤治療增敏劑;⑨提高或調節(jié)機體免疫功能:生物反應調節(jié)劑;⑩針對癌基因和抑癌基因:基因治療——導入野生型抑癌基因、自殺基因、抗耐藥基因及反義寡核苷酸、腫瘤基因工程瘤菌。本文將就其中一些熱點領域及其最新進展作一簡述。1新化合物的篩選和合成目前或在相當一段時期內,傳統(tǒng)細胞毒性藥物仍將是腫瘤藥物治療的主體。細胞毒性藥物的主要缺陷是對實體瘤療效差,不良反應大,易產(chǎn)生耐藥性。因此,細胞毒性藥物的發(fā)展戰(zhàn)略是:①針對實體瘤,改進篩選方法,提高篩選效率;②重視從天然產(chǎn)物(植物、海洋生物等)中尋找新的化學結構;③針對關鍵靶點如拓撲異構酶(TOPO)、微管系統(tǒng)(microtubulesystem)、胸腺嘧啶脫氧核苷酸合成酶(TS)、DNA聚合酶(DNApolymerase)、DNA引物酶(DNAprimase)等,提高選擇性;④克服耐藥性。近10年來,細胞毒性抗腫瘤藥物的研究和開發(fā)有了顯著的進展,美國國家癌癥研究所(NCI)與制藥公司和科研機構合作,現(xiàn)有一批前景良好的新化合物正在臨床前和臨床I期研究階段,見表1。下面介紹一些已投入臨床使用或臨床II,III期試驗取得較理想效果的抗腫瘤新藥。1.1新的理論抑制劑真核細胞DNA的拓撲結構由兩類關鍵酶TOPOⅠ和TOPOⅡ調節(jié),這兩類酶在DNA復制、轉錄、重組,以及在形成正確的染色體結構、染色體分離、濃縮中發(fā)揮重要作用。TOPOI抑制劑主要為喜樹堿類化合物,近年發(fā)展了2個新的喜樹堿類藥物,即拓撲特肯(topotecan)和依蓮洛特肯(irinotecan),臨床上主要對卵巢癌、小細胞和非小細胞性肺癌、宮頸癌、結直腸癌、前列腺癌等療效較好,其他TOPOI抑制劑還有9A-Camptothecin,Campotosar,DX-8951等。由于TOPOI與DNA片斷的共價結合及非共價復合物的三維晶體結構已于最近闡明,新TOPOI抑制劑的尋找又成為熱點,發(fā)展喜樹堿類藥物的口服制劑以提高治療指數(shù)也顯得越來越重要。TOPOⅡ抑制劑種類較多,近年來臨床上療效較好的有DNA嵌入型的阿霉素衍生物去甲柔紅霉素(idarubicin)、吡喃阿霉素(pirarubicin)和非DNA嵌入型的鬼臼毒素類藥物鬼臼噻吩甙(teniposid,VM-26)等。原有抑制劑的改造又發(fā)現(xiàn)了一批新的TOPOⅡ抑制劑,如蒽環(huán)類抗生素MX2,AD32,AD198,AD312,吡啶并咔唑衍生物S16020-2都進入了臨床研究階段。中國科學院上海藥物研究所最近從藥用植物紅根草中提取到有效成分,經(jīng)修飾后得到一個全新的抗腫瘤化合物沙爾威辛(salvicine),也是TOPOⅡ抑制劑,體內外實驗顯示其對肺癌、胃癌等療效明顯,現(xiàn)已完成臨床前研究工作。1.2抑制微管解聚研究表明,有大量的天然和合成化合物能干擾微管蛋白的功能。它們主要是與微管作用,抑制微管聚合,使紡錘體無法形成,從而使細胞分裂停止在有絲分裂中期;或是促進微管聚合、抑制微管解聚而抑制細胞分裂。微管蛋白活性抑制劑是最有效的抗腫瘤藥物之一。紫杉醇類藥物是近年來發(fā)現(xiàn)的新作用機制的細胞毒類抗腫瘤藥物,紫杉醇及其衍生物紫杉特爾(docetaxel)能促使微管蛋白迅速聚集成微管,并結合到微管上抑制微管的解聚,從而使細胞有絲分裂中止。臨床上對卵巢癌、乳腺癌、非小細胞性肺癌、頭頸部惡性腫瘤等有顯著的療效[13,14,15,16,17,18]。由于紫杉醇的溶解度很差,不良反應大和耐藥性的產(chǎn)生,許多研究機構正在探尋新的紫杉醇衍生物,并開發(fā)緩釋等紫杉醇新劑型。1.3rexed和奧沙利鉑的聯(lián)合應用胸腺嘧啶脫氧核苷酸合成酶(TS)把單磷酸脫氧尿嘧啶(dUMP)轉換成單磷酸胸腺嘧啶(TMP),是DNA合成過程中的關鍵酶之一。近年來發(fā)展了一系列新的TS特異性抑制劑,其中最著名的是raltitrexed(Tomudex)。Raltitrexed是水溶性的TS特異性抑制劑,不影響RNA合成等其他細胞內生命活動,因而不良反應較小。臨床試驗中單藥或與其他抗癌藥(如5-FU,CPT-11,oxaliplatin)及放射線治療聯(lián)用,對頭頸部惡性腫瘤、前列腺癌、肺癌、結直腸癌、胃癌、軟組織肉瘤、白血病等有較理想的療效。第三代鉑類抗癌藥物奧沙利鉑(oxaliplatin)和萘達鉑(nedaplatin)在臨床試驗中取得了良好的反響。一項國際多中心臨床III期試驗表明奧沙利鉑與5-FU聯(lián)合應用,對大腸癌的總緩解率超過50%。目前,奧沙利鉑已被認為是治療晚期大腸癌的一線藥,與TOPOI和TS抑制劑的聯(lián)合化療試驗正在美國、歐洲、中國等地進行中。萘達鉑的腎臟毒性較小,臨床II期試驗表明其對肺癌、頭頸部惡性腫瘤、睪丸和女性生殖系統(tǒng)腫瘤有明顯的療效。2細胞信號轉導細胞的活性受外部信號控制,外部信號轉導到細胞內部引起細胞內的一系列反應,這一過程稱為信號轉導。信號轉導包括多種細胞內途徑,最經(jīng)典的為絲裂原活化的蛋白激酶(MAPK)信號轉導通路,在腫瘤生長、轉移過程中起重要作用的一些生長因子及其受體都是通過MAPK信號轉導通路起作用的。細胞信號轉導異常,導致惡性腫瘤快速增殖、無限生長。針對MAPK信號轉導通路的各個環(huán)節(jié)研究MAPK通路特異性抑制劑,從理論上講可以從根本上防治惡性腫瘤,現(xiàn)介紹2類研究最活躍、進展較快的細胞信號轉導過程中關鍵酶的抑制劑。2.1其他新型ptk抑制劑PTK是一組酶系,能催化ATP上的磷酸基轉移到許多重要的蛋白質的酪氨酸殘基上,使其殘基磷酸化,從而激活各種底物酶,通過一系列反應影響細胞的生長、增殖和分化。真核細胞的生長因子如EGF,PDGF,胰島素的受體和許多癌基因的表達產(chǎn)物都具有PTK活性。多數(shù)腫瘤細胞PTK活性異常升高,因此PTK是一個非常重要和有價值的抗腫瘤靶點。目前PTK抑制劑主要有黃酮類、肉桂酰胺類、苯乙烯類、芪和苯胺類、二底物型抑制劑、吡哆嘧啶類、吡哆并喹唑啉和聯(lián)硒雙吲哚類等。來源于天然產(chǎn)物的有三羥異黃酮,erbstatin,lavendustinA,herbimycinA等;其中,erbstatin是PTK的雙底物競爭性抑制劑,herbimycinA則是一種不可逆的共價抑制劑;這種奇特的作用方式將為發(fā)展新型PTK抑制劑提供思路。合成的PTK抑制劑有tyrphostin,它是基于erbstatin和酪氨酸的結構設計的,隨后又發(fā)展了多種結構各異的抑制劑。迄今為止,已證明許多PTK抑制劑有抗癌活性,部分可誘導白血病細胞分化;PTK抑制劑與其他抗癌藥物合用治療癌癥也取得了一些可喜的成果。小分子肽類受體酪氨酸激酶(RTK)抑制劑的研究已取得顯著的進展,如具有RTK活性的表皮生長因子(EGF)受體小分子肽類抑制劑PD158780,PD169540,CL-387785,ZD1839,CP-358744,CGP59326,CGP59326-A等在體內外試驗中顯示出很強的抗腫瘤活性,已準備進入臨床試驗;具有RTK活性的血小板源性生長因子(PDGF)受體小分子肽類抑制劑PD-166285可明顯延長荷瘤裸鼠的生存時間;SU-101已進入III期臨床試驗,且因其能增加細胞毒類抗腫瘤藥物BCNU的作用,正在準備將兩藥合用進行II期臨床試驗。2.2ras抑制劑Ras癌變基因的表達產(chǎn)物Ras蛋白存在于多數(shù)腫瘤之中,Ras蛋白是一種三磷酸鳥苷(GTP)的結合蛋白,調控細胞的有絲分裂。Ras蛋白在細胞的增殖和惡性轉化方面起重要作用,其最終須與胞漿膜結合才能發(fā)揮生物學效應,從胞漿到胞膜需要Ras蛋白的翻譯后修飾,即從半胱氨酸殘基法尼基化開始,法尼基化后,3個C末端的氨基酸殘基被蛋白酶水解;法尼基基團的結合使分子容易插入到胞膜中,這是Ras成熟必須的第一步。FTase是近年來發(fā)現(xiàn)的與Ras蛋白異戊二烯化修飾密切相關的一種必需酶,抑制FTase活性,阻止Ras蛋白的法尼基化,可以有效地抑制腫瘤細胞的增殖。正在進行臨床前和臨床研究的FTase抑制劑(FTIs)可分為:①法尼基二磷酸(FPP)競爭性FTase抑制劑(FPP-competitiveFTIs):FPP是FTase作用底物之一,被FTase的α亞基所識別,法尼基轉移到受體肽上需與Mg2+配位;這一機制為設計FTIs提供了思路。這類FTIs如ManumycinA,L-704272,BMS-186511,J-104871等正在進行臨床前研究。②CAAX-competitiveFTIs:FTase催化的法尼基反應是在C端具有CAAX序(其中C為半胱氨酸,A常為脂肪類氨基酸,X常為甲硫氨酸、絲氨酸、丙氨酸或谷氨酸)的Ras蛋白,如K-RasB,K-RasA,N-Ras,H-Ras等?；谒鐲AAX的結構特征與酶構象上的適應性,現(xiàn)已設計并合成了具有FTase識別與結合的Ras蛋白C端CAAX序四肽結構特征的肽模擬物,如L-739749,L-739550,L-744832,L-745631,FTI-276,FTI-277,Sch-44342,Sch-54329,Sch-66336,Sch-59228等,抑制有H-Ras,K-Ras和N-Ras突變的惡性腫瘤,其中Sch-66336已進入I期臨床研究。3ta抑制劑的臨床試驗原發(fā)腫瘤的生長和轉移是依賴于新生血管生成(angiogenesis)的。腫瘤既可通過腫瘤血管從宿主獲取營養(yǎng)和氧氣,又可通過腫瘤血管源源不斷地向宿主輸送轉移細胞,并在機體的其他部位繼續(xù)生長和誘導血管形成,導致腫瘤轉移。腫瘤的血管系統(tǒng)已成為一個嶄新的、有希望的抗腫瘤治療靶點。人們正致力于開發(fā)和研究能破壞或抑制血管生成,有效地阻止腫瘤的生長和轉移的藥物,這類藥物稱為TA抑制劑,是當今新型抗腫瘤藥物研究最活躍的領域之一。TA抑制劑治療具有許多優(yōu)勢:①腫瘤發(fā)生時,血管形成已被啟動,故具有良好的特異性;②血管內皮細胞暴露于血流中,藥物能直接發(fā)揮作用,故劑量小、療效高、不良反應小;③內皮細胞基因表達相對穩(wěn)定,不易產(chǎn)生耐藥性。目前已有20余種TA抑制劑分別進入I至III期臨床試驗,大致可分為5大類,見表2。近年來,我國的科研工作者也開始進行TA抑制劑的尋找和研究工作,取得了一些進展。如中國科學院上海藥物研究所發(fā)現(xiàn)來源于植物的天然化合物PAA和PAB具有對抗血管形成作用,這些化合物具有較強的抗腫瘤活性。21世紀初,TA抑制劑將在臨床上正式應用;我國也正在急起直追,爭取具有自主知識產(chǎn)權的TA抑制劑早日進入開發(fā)階段。4pamil的耐藥機制臨床化療失敗的重要原因是腫瘤細胞對化療藥物產(chǎn)生耐藥性,大多數(shù)腫瘤患者的死因與耐藥直接或間接相關。因此,尋找耐藥逆轉劑是抗腫瘤藥物研究的重要策略之一。腫瘤耐藥多為多藥耐藥(MDR),也有單藥耐藥,產(chǎn)生的可能原因是藥物代謝障礙、DNA修復機制障礙、DNA多聚酶活性改變等。另外,耐藥是凋亡抑制的表現(xiàn)。一些與凋亡抑制相關的癌基因(如bcl-2,bcr/abl,NF-κB等)的表達產(chǎn)物可阻斷或阻礙多種因素(如化療藥物、輻射、激素等)誘導的腫瘤細胞凋亡,產(chǎn)生耐藥性。在多種MDR細胞系中bcl-2水平顯著升高,是又一個佐證。多藥耐藥逆轉戰(zhàn)略為:以pgp及上述耐藥相關蛋白為作用靶點,篩選、設計合成耐藥相關蛋白逆轉劑;尋找對耐藥腫瘤有效的凋亡誘導劑。目前正在研究中的作用于pgp的逆轉劑有:①鈣拮抗劑,主要有verapamil及其衍生物等,在mdr1翻譯水平抑制pgp合成及其活性,部分藥物已在臨床使用;②鈣調蛋白拮抗劑,包括chlorpromazine等吩噻嗪類衍生物,已進入臨床試驗;③環(huán)孢菌素類,環(huán)孢菌素A及其結構類似劑PSC833,SDZ280-466等,阻斷P-glycoprotein,能改變抗癌藥物的藥代動力學,已顯示出良好的臨床應用前景;④喹啉類,quinidine等已進入臨床試驗,療效不理想;⑤抗雌激素類化合物,其中tamoxifen研究較深入,tamoxifen與verapamil合用療效更好。以上藥物大多不良反應較大,療效報道不一。其他耐藥逆轉劑有:①反義核酸與核酶:針對mdr1的反義核酸或核酶,破壞腫瘤細胞pgpmRNA的表達;臨床應用需要合適的轉移載體;②細胞因子TNF-α;③GSH耗竭劑VitaminK3,BSO(丁硫氨酸亞砜胺);④蛋白藥物交聯(lián)劑等。理想的MDR逆轉劑應具備以下條件:①安全,對正常組織毒性小;②在體內及腫瘤細胞能達到體外有效濃度;③本身具有一定的抗腫瘤活性;④穩(wěn)定、體內半衰期較長;⑤其代謝物也有效。5as-ocd的臨床應用反義寡核苷酸(AS-ODN)具有特異性抑制基因表達的能力。隨著快速基因克隆、測序技術及快速自動DNA化學合成技術的出現(xiàn),AS-ODN的研究已進入蓬勃發(fā)展時期。針對腫瘤的反義藥物的研究較早,迄今為止已有十幾種AS-ODN試用于臨床。選擇的反義靶點主要包括:①癌基因類:c-myc,c-myb,bcl-2,N-Ras,K-Ras,H-Ras,c-jun,c-fos,cdc-2和c-mos等;②宿主基因類:多藥耐藥基因、周期素(cyclin)、前胸腺素、T細胞受體、表皮生長因子受體、蛋白激酶C等;③細胞因子類:IL-2,IL-1α,IL-1β等;④病毒類:人T淋巴細胞病毒、Rous肉瘤病毒等;⑤抑癌基因類:p53等。AS-ODN作為一種治療藥物用于抗腫瘤治療,是目前最有可能應用于臨床的基因療法,但尚有許多問題亟待解決并進行充分評價,如:①提高AS-ODN在體內和細胞內的穩(wěn)定性;②增強AS-ODN導入靶細胞的能力和效率;③作為藥物必須合成足夠量,并要降低成本;④研究AS-ODN體內代謝專一性分布情況;⑤AS-ODN的專一性效能和非專一性作用的意義;⑥AS-ODN的作用機制;⑦AS-ODN及其代謝物的安全性、不良反應,尤其是長期毒性;⑧AS-ODN作為藥物在管理中的特殊問題。6化療后的化療措施自本世紀90年代初開始,生物治療已發(fā)展到基因治療階段。針對腫瘤進行基因治療,為抗腫瘤治療開辟了廣闊的前景。主要方法包括:①細胞因子基因療法:通過體外/體內法轉導細胞因子基因,調節(jié)免疫反應;②藥物敏感基因療法:即自殺基因療法;③多藥耐藥基因療法:將多藥耐藥基因轉到骨髓造血干細胞,結合大劑量化療抗腫瘤;④基因置換或補充:置換突變的癌基因或補充缺失的抑癌基因;⑤反義核苷酸技術:用于抑制癌基因的表達;⑥腫瘤基因工程瘤苗:即利用基因重組技術,將目的基因導入受體細胞而制備的瘤苗;可用于腫瘤術后的轉移、復發(fā)及術中無法清除的殘留灶的治療。目前研究得最深入最廣泛的是P53基因治療,一項I期臨床試驗表明局部注射攜帶P53基因的腺病毒,可導致一部分肺癌和頭頸部腫瘤消退。這個試驗結果令人鼓舞,但基因治療仍須與傳統(tǒng)的抗腫瘤藥物一起應用,兩者可能有協(xié)同作用。7高效低毒新型化療藥端粒酶(telomerease)是一種RNA依賴的DNA聚合酶,能以本身RNA為模板,在染色體末端合成六聚脫氧核苷酸TTAGGG的重復序列,以補償細胞分裂時的染色體末端縮短,解決“末端復制問題”。端粒酶存在于絕大部分正常人體細胞,但在腫瘤細胞中廣泛表達,提示它可能為惡性腫瘤細胞無限增殖所必需。抑制端粒酶的活力,將有可能阻止腫瘤細胞惡性增殖;因此,端粒酶抑制劑有望成為一種高效低毒的新型抗腫瘤藥。端粒酶抑制劑研究策略:①針對端