抗肿瘤药物.doc

抗肿瘤药物发展综述摘要：近几年来抗肿瘤药物新进展，包括新的细胞毒性抗肿瘤药，针对关键靶点的新型抗肿瘤药如摘要:细胞色素P450(CYP)代表了一大类可催化大量内源性和外源性底物代谢的亚铁血红素酶系.肿瘤治疗中靶向CYP酶系的第一个成功应用是治疗乳腺癌的高效CYP19抑制剂(芳香酶)的开发.芳香酶抑制剂为雌激素依赖型肿瘤的激素去势疗法开辟了新纪元.本文首次全面分析了在药物开发中通过抑制或利用CYP酶系治疗肿瘤的策略.关键词:细胞色素P450酶系统;抗肿瘤药1.正文细胞色素P450(CYP)是一类普遍存在的包含单铁原卟啉辅基的亚铁血红素的蛋白质大家族.大多数CYP(分为,级)以各种单氧合酶形式存在.按功能,CYP可分为两类:(1)在内源性分子代谢中起特异性作用(如激素);(2)非特异性作用于外源性分子(如药物,化学药,天然产物等).所有这些CYP都可为化疗及化学防护提供可能的靶点.绝大多数的CYP曾经被认为是特异性肝酶.研究表明,负责维生素A(全反式维A酸;ATRA)和维生素D(1,25二羟基维生素D)抗肿瘤代谢产物代谢的CYP表达,是由其在靶细胞中(包括肿瘤)的底物所诱导的.已确定CYP家族中的CYP1,CYP2,CYP3存在于健康和癌变肝外组织中.最近已确定CYP2W1具有肿瘤特异性表达.这些结果表明,CYP在肿瘤的形成和发展中有重要作用.利用天然或合成小分子靶向CYP在肿瘤预防和治疗中有巨大应用前景.靶向CYP的策略包括:(1)设计能抑制酶的分子;(2)设计能被酶激活的前药;(3)能靶向酶免疫反应的免疫治疗;(4)在肿瘤细胞中表达特异CYP的基因治疗.本文重点介绍了基于(1)(2)策略的能靶向CYP的小分子,包括治疗和预防肿瘤的激素,维生素及生物异源物质代谢.2 CYP和激素依赖性肿瘤2.1 芳香酶(CYP19)治疗乳腺癌(BCa)的芳香酶抑制剂的开发是抑制CYP应用于肿瘤治疗中的成功范例.多年来,绝经后妇女激素依赖型BCa的标准药物治疗是使用抗雌激素药他莫昔芬阻断雌激素(E)与雌激素受体(ER)结合.但他莫昔芬有许多缺点,它在许多组织中是部分ER激动剂,且会产生他莫昔芬耐药性.一种替代他莫昔芬治疗的方法是抑制雌激素合成.此方法的靶点是芳香酶,它能催化由雄激素到雌激素转化(芳香化)的限速步骤.第一个成功的芳香酶抑制剂是福美坦(4羟雄烯二酮,4OHA)在1977年被证明对BCa有效.由此又开发了几个芳香酶选择性抑制剂,都已被批准用于治疗BCa,且临床试验证明作为一线治疗药物对治疗患有激素敏感型BCa的绝经后妇女较他莫昔芬更有效.2.2 17羟化酶/17,20裂解酶(CYP17)芳香酶抑制剂的临床成功提出一个问题,即类似方法是否可用于治疗雄激素依赖性肿瘤,如前列腺癌(PCa).目前雄激素去除仍是进展性PCa的标准疗法.一般通过促黄体素释放激素(LHRH)或促性腺素释放激素(GnRH)激动剂和抗雄激素药(AR拮抗剂,如比卡鲁胺,氟他胺)治疗而达到去除雄激素的目的.但LHRH和GnRH激动剂不能完全阻止肾上腺(大概合成总睾酮的10%)合成睾酮,且抗雄激素药可作为表达变异和(或)过度表达AR的PCa细胞的弱激动剂.总之雄激素在激素顽固性PCa中起到重要作用.而且最新研究表明,脂肪组织可产生雄激素.因此可全身性抑制雄激素产生的化合物(与全身性抑制BCa中雌激素产生相似)能更有效地治疗PCa.生成睾酮的最后一步需要同一种酶17羟化26InternationalJournalofPharmaceuticalResearch 2008Feb;35(1)酶/17,20裂解酶(CYP17)催化两个连续反应.因此,CYP17成为全身性抑制雄激素生成的靶点.酮康唑是抗真菌药物,可非特异性抑制许多CYP酶,已成为临床上治疗进展性激素顽固性PCa的二线用药,且对抗雄激素药氟他胺不敏感的患者有效.尽管酮康唑疗效很好,但研制更有效的选择性CYP17抑制剂必然比酮康唑更具治疗优势,如阿比特龙(abiraterone)已进入期临床试验.已研发出几种能直接抑制CYP17及雄激素受体的分子,其中VNl1241是目前唯一在体内抑制PCa生长疗效好于去势的CYP17抑制剂/抗雄激素药.3 抑制维生素代谢3.1 25羟基维生素D324羟化酶(CYP24)维生素D是通过皮肤暴露于紫外线B光谱(UVB)辐射而合成的.维生素D的一个活性代谢产物1,25D3能起到类似睾酮(T),E的激素作用.但与T和E不同,由于1,25D3能在包括结肠,前列腺在内的许多肿瘤细胞中抑制增殖,促进分化并诱导凋亡,1,25D3被认为有抗癌作用.1,25D3用于预防肿瘤也得到流行病学研究的支持,研究表明某些肿瘤发病率与日光暴露呈负相关.1,25D3由CYP24催化在C24位通过羟基化而失活.与相应正常组织相比,CYP24在肺和结肠肿瘤中的显著过度表达支持了其在肿瘤起始和发展中的作用.因此控制CYP24酶活性有利于1,25D3的抗肿瘤活性.限制CYP24活性的策略包括下调酶表达或抑制酶本身.染料木黄酮(genistein,一种天然酪氨酸激酶抑制剂)是一种天然的具有抗肿瘤活性的类异黄酮,同CYP27B1(25羟基维生素D1羟化酶)一样能抑制CYP24转录.临床前研究已广泛评价了染料木黄酮及不同合成衍生物,结果表明作为化学防护和辅助化疗手段效果较好,需临床试验进一步评价.最近合成了能抑制CYP24表达的1,25D3类似物QW1624F22.QW1624F22不具有1,25D3的血钙副作用.已证明在裸鼠中QW1624F22比1,25D3类似物EB1089能更有效地抑制异体移植的成神经细胞瘤.而且QW1624F22在1,25D3存在时也能抑制CYP24表达,并与1,25D3协同作用抑制细胞增殖.这些临床前研究结果说明可将QW1624F22开发成抗肿瘤药.很显然,能与CYP24结合并直接抑制酶活性的小分子同样对某些肿瘤有效.目前由于非选择性CYP抑制剂酮康唑可抑制CYP17,已用作治疗激素顽固性PCa的辅助用药.利阿唑(liarozole)最初设计为可抑制CYP26的CYP抑制剂,现已证明也能抑制1,25D3羟基化,并与1,25D3协同作用于非雄激素依赖性DU145PCa细胞.但利阿唑和酮康唑对CYP27B1抑制作用比对CYP24抑制作用更强,这就严重限制了其疗效.由于以上限制,选择性CYP24抑制剂更具治疗优势.已开发了强效吡咯类CYP24抑制剂,其先导化合物VID400对CYP24的选择性远远高于CYP27B1.最近也开发了1,25D3的砜类似物,已证明其先导化合物NH苯砜亚胺对CYP24特异性很强(IC50为74nmolL-1),而CYP27B1的IC50为554nmolL-1,CYP27A1的IC501000nmolL-1.3.2 全反式维A酸(ATRA)羟化酶(CYP26)ATRA是维生素A最具生物活性的代谢产物.尽管ATRA治疗急性早幼粒细胞白血病的临床前疗效和临床效果较好,但ATRA对人类肿瘤的总体临床疗效并不佳,其局限性在于患者抵抗性的产生.同1,25D3类似,抗性的产生部分归因于在体内ATRA通过C4位羟基化快速代谢.这就需要设计研发能抑制ATRA代谢的新药,这种药被称为维A酸代谢阻滞剂(RAMBA).某些癌症包括急性早幼粒细胞白血病,PCa,BCa和非小细胞肺癌都高水平表达CYP26.这使人们对可特异性靶向CYP26的RAMBA产生了浓厚兴趣.利阿唑是第一个也是唯一临床上用于肿瘤患者的RAMBA类药物.利阿唑在PCa临床前模型中及作为去除雄激素失败的二线用药均疗效较好.随后研究的化合物R115866和R116010均为CYP26更强效的选择性抑制剂,且在临床前肿瘤模型中疗效较好.已开发的新型化合物还包括吡咯类维生素A,苯乙酸衍生物和2,6双取代萘,所有上述化合物均具针对CYP26的强抑制作用.研究结果证明了RAMBA对激素顽固性肿瘤的有效性.4 外源代谢CYP和肿瘤4.1CYP1CYP1酶在人体中表达3种类型:CYP1A1,CYP1A2和CYP1B1.CYP1家族的所有成员仅在肝外组织表达,但CYP1B1很独特,它在许多与正常组织相关的肿瘤中过度表达.这使人们对CYP1B1产生了很大兴趣.CYP1B1在肿瘤发生中的作用得到以下证据支持:(1)表达增加;(2)能激活几种致癌36国际药学研究杂志 2008年2月 第35卷第1期物,其化学类型包括多环芳烃(PAH),杂环胺,芳香胺和硝基多环烃.最重要的是CYP1B1在雌二醇代谢中可催化雌二醇C4位羟基化.C4位羟基化在雌激素相关肿瘤发生中有重要作用,这包括2个原因:(1)4羟雌二醇是强效雌激素受体(ER)激动剂,它对ER的亲和力比雌二醇高15倍;(2)4羟雌二醇接下来转变为3,4醌雌二醇,它可与DNA结合形成可产生变异的不稳定加成产物.化学预防的一个显著策略是抑制CYP1B1.CYP1B1敲除小鼠对7,12二甲基苯a蒽(DMBA)诱导形成的肿瘤有强抵抗性.这些研究说明能阻断CYP1B1表达或活性的化学预防药物的潜在疗效和安全性.如前所述,CYP1家族成员受多环芳烃受体(AhR)转录调控.由于CYP1A1和CYP1B1是通过AhR诱导CYP1表达的多种致癌物活化所必需的,所以用AhR拮抗剂治疗是切实可行的化学预防策略.最近黄酮类山萘酚被证明可抑制与AhR结合的激动剂,能诱导AhR/ARNT/DNA复合物形成及CYP1A1表达的激动剂.其他天然的CYP1家族表达抑制剂包括可抑制CYP1A1表达和活性的5,7二甲氧基黄酮及芪类植物雌激素白藜芦醇.除AhR抑制剂外,已评价了一系列天然和合成化合物直接抑制CYP1家族酶活性的能力.已确证多种化合物分子为强效抑制剂,如合成芳香族,香豆素,类黄酮和二苯乙烯类化合物.基于CYP1化疗的另一个策略是将非活性前药活化成细胞毒性化合物.据报道白藜芦醇在肿瘤细胞里通过CYP1B1可被活化成活性抗癌药piceatannol.另一个化合物phortress是苯并噻唑的前药,已进入期临床试验.此药在体内外对抗敏感性肿瘤均表现出良好的临床前疗效.继phortress之后,aminoflavone2(3氟4氨基苯)5氨基6,8二氟7甲基4H1苯并吡喃4酮最近也进入期临床试验.目前尚不清楚phortress或aminoflavone的长期疗效.如前所述,某些肿瘤发生涉及到AhR活化及诱导CYP1家族蛋白.从长远角度看,诱导CYP1表达的弊大于利.phortress和aminoflavone的优良临床前结果能否转化成良好的临床疗效尚需时间验证.设计成能被肿瘤特异性CYP1B1活化的前药还具有另外的安全性优势:不必诱导CYP1酶.DMU135即是一种这样的分子.DMU135在肿瘤内被CYP1B1转化成活性代谢产物DMU117,DMU117是强效非选择性酪氨酸激酶抑制剂(也可能是一种COX抑制剂).DMU135正被开发成化学防护药,是第一个特异性靶向于CYP1B1激活的前药.4.2 CYP2在肝外组织中发现了许多CYP2家族成员.值得注意的是人类基因组计划发现了4个新型CYP:CYP2S1,CYP2R1,CYP2U1和CYP2W1.这些酶在异物代谢及内源性代谢中均很重要.目前尚不清楚这些酶在肿瘤发生和进展中的潜在作用.由于最近CYP2W1被确证为一种肿瘤特异性CYP(尤其在肠肿瘤和肾上腺肿瘤中),所以对其尤为感兴趣.进一步研究需确定此酶是否能作为肠肿瘤和肾上腺肿瘤预防或治疗的潜在靶点(无论通过抑制或活化前药).4.3 生物还原性前药AQ4N拓扑异构酶抑制剂前药AQ4N1,4二2(二甲氨基N氧化物)乙氨基5,8二羟基蒽9,10二酮,Novacea以独特的方式诱导肿瘤细胞内外源性代谢CYP的表达.已知肿瘤微环境常处于缺氧状态,而AQ4N仅在缺氧肿瘤微环境中才被CYP3A4,CYP1A1和CYP1B1活化成其碱性胺AQ4.由于缺氧细胞能抵抗化疗和放疗,AQ4N正被开发成辅助治疗手段.AQ4N已进入b/a期临床试验.5 结语靶向CYP酶的肿瘤治疗研究已取得很大进步,如芳香酶抑制剂已改变了雌激素依赖性肿瘤(如BCa)的治疗方法,同时类似方法也为抑制雄激素生成而战胜ARPCa铺平了道路.能阻断负责1,25D3和ATRA(即RAMBA)代谢的CYP分子在对抗某些肿瘤的维生素治疗中也具有优势.生物异源物质代谢物CYP1A1和CYP1B1在致癌物活化和化疗药钝化中的潜在作用说明抑制这些酶能产生较好疗效.而且利用肿瘤细胞中的CYP表达设计在肿瘤中能被CYP活化的前药,如phortress,氨基黄酮,DUM135和AQ4N.在所讨论的药物中,只有芳香酶抑制剂已取得临床成功.其他CYP导向疗法的临床前成功是否能在临床中实现尚需进一步研究.但无疑CY