抗肿瘤药物新靶点

抗肿瘤药物新靶点药学院许建华本文档由医学百事通高端医生网专家制作免费咨询医生网址：随着肿瘤生物学及相关学科的飞速发展，人们逐渐认识到细胞癌变的本质是细胞信号转导通路的失调导致的细胞无限增殖，随之而来的是抗肿瘤药物研发理念的重大转变。研发的焦点正在从传统细胞毒药物转移到针埘肿瘤细胞内异常信号系统靶点的特异性新一代抗肿瘤药物。不同于传统细胞毒药物选择性差、毒副作用强、易产生耐药性等特点，靶点特异性抗肿瘤药针对于正常细胞和肿瘤细胞之间的差异，达到了高选择性、低毒性的治疗效果。随着蛋白酪氨酸激酶抑制剂G1eevec等新药的不断涌现，抗肿瘤药物研发已经迎来了一个新的时代。福建医科大学药学院福建医科大学药学院在细胞信号转导通路中占据十分重要的地位，调节着细胞的生长、分化、死亡等一系列生理生化过程。与肿瘤的侵袭、转移肿瘤新生血管生成以及肿瘤的化疗抗药性密切相关。蛋白酪氨酸激酶(tyrosinekinase)分为受体型和非受体型，其功能都是催化ATP的磷酸基转移到下游蛋白的酪氨酸(Tyr)残基上，使其发生磷酸化。超过50％的原癌基因和癌基因产物都是酪氨酸激酶，它们的异常表达通常导致细胞增殖调节发生紊乱，致使肿瘤发生。12345超过20个不同家族的酪氨酸激酶被作为靶标进行抗肿瘤药物筛选，包括表皮生长凼子受体(EGFR)、血管内皮细胞生长因子受体(VFGFR)、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)、成纤维细胞生长因子受体(FGFR)、胰岛素受体(InsR)、Src、ab1等。药物分为抗体类和小分子抑制剂。1998年，Genentech公司和Roche联合开发的首个靶向HER2／neu的人源化单抗Herceptin被美国FDA批准用于治疗某些HER2阳性的转移性乳腺癌。首个上市的小分子酪氨酸激酶抑制剂是特异靶向Bcr-Abl的G1eevec(Norvatis公司）。Avastin、cetuximab、geftinib(Irresa)、erlotinib先后上市，超过100个药物正在进行临床研究。福建医科大学药学院曲妥单抗(trastuzumab，Herceptin)

靶向人表皮生长因子-2(Her-2)蛋白的重组人源化单克隆抗体，由Genentech公司开发。1998年10月在美国首次上市，用于治疗转移性乳腺癌。本品可改变Her-2阳性乳腺癌的自然病程。用于胃肠癌研究开发处于Ⅲ期临床研究阶段，用于NSCLC、膀胱癌、胰腺癌等治疗处于Ⅱ期临床研究中。福建医科大学药学院0102伊马替尼(imatinib，Gleevec／Glivec)

由诺华公司开发，2001年5月在美国首次上市。本品是人类第一个分子靶向肿瘤生成机制的抗癌药，用于治疗CML、GIST瘤、急性淋巴细胞性白血病(ALL)、肥大细胞增生病和嗜酸性粒细胞增多征。为口服小分子酪氨酸激酶抑制剂，能抑制Bcr-Abl、PDGFR、C-kit等酪氨酸激酶活性，显著延长患者生存时间，并可改善预后。获FDA批准一线治疗各期CML患者。用于肺部纤维病变、前列腺癌和肺动脉高压治疗适应证的研究尚处于Ⅱ期临床研究。福建医科大学药学院2007年6月诺华公司在瑞士首次上市。口服有效的TK抑制剂(Bcr-Abl、C-kit和PDGFR-TK抑制剂)，用于治疗对伊马替尼耐药的CML。具有高度选择性的酪氨酸激酶抑制剂，对90％以上难治性白血病有效，对大多数晚期CML患者有效。对于加速期患者，总体血液学应答率(白细胞计数正常化1)为72％，细胞遗传学应答率(Ph染色体减少或消失)为48％。急变期患者，相应的应答率分别为39％和27％。常见不良反应包括骨髓抑制、一过性血间接胆红素升高症和皮疹。不会出现类似伊马替尼常见的体液潴留、体重增加等不良反应，或者极罕见的胸腔和心包积液。福建医科大学药学院达沙替尼(dasatinib，Spryce1)百时美施贵宝(Bristo1MyersSquibb)公司2006年6月在美国首次上市。尼罗替尼相似，针对酪氨酸激酶抑制剂抗性开发的药物，本品对CML和其他癌症的治疗具有重要意义。品用于ALL适应证已获批准，用于慢性淋巴细胞性白血病(CLL)、乳腺癌和前列腺癌等多个适应证的开发尚处于Ⅱ期临床研究。福建医科大学药学院吉非替尼(gefitinib，Iressa）选择性EGFR-TK抑制剂，由阿斯利康公司开发。2002年7月在日本首次上市，用于治疗非小细胞肺癌(NSCLC）是首个获准上市的EGFR-TK抑制剂，属于苯胺喹哪唑啉化合物(anilinoquinazoline)，为小分子靶向抗肿瘤药物。用于前列腺癌、食管癌、肝细胞癌(HCC)、胰腺癌、膀胱癌、肾细胞癌(RCC)、卵巢癌、头颈部癌、恶性黑色素瘤。本品最常见不良反应是痤疮样皮疹和腹泻，最严重不良反应是间质性肺病，发生率为3％-5％。福建医科大学药学院0102埃罗替尼(erlotinib，Tarceva）2004年11月在美国首次上市，用于治疗NSCLC。为口服小分子EGFR-TK抑制剂，是目前世界上唯一已明确能提高NSCLC患者生存期的靶向药物。最常见不良反应为皮疹(75％)和腹泻(56％)，最严重的为间质性肺病，发生率为0.8％。用于胰腺癌适应证已获批准，用于乳腺癌、头颈部癌、肺癌、膀胱癌和前列腺癌等适应证尚处于Ⅱ期临床研究阶段，用于脑癌、结肠直肠癌(CRC)和卵巢癌等处于Ⅲ期临床研究。福建医科大学药学院0102绝人部分肿瘤不是依靠某一条信号通路来维持其生长和存活的，信号通路之间存在着交叉和代偿。多靶标药物可以通过抑制多重信号通路或一条通路中上下游的多个分子而达到协同治疗、克服耐药的双重功能。Sunitinib靶向VEGF-2和PDGFR、Kit和FLT3等多种酪氨酸激酶。被FDA批准单药用于肾癌。Sorafenib一方面抑制RAF／MEK／ERK信号传导通路直接抑制肿瘤生长；另一方面通过抑制VEGF和PDGF而阻断肿瘤新生血管的形成，间接地抑制肿瘤细胞的生长。被FDA批准单药用于肾癌。

福建医科大学药学院抑制肿瘤新生血管生成

(anti-angiogenesis)

肿瘤组织在早期处于休眠期，长到1.0～2.0mm时，简单的渗透作用已经不能满足生长所需要，内部缺氧，缺氧诱导因子hypoxiainduciblefactor，HIF)表达增强；各类促血管生长因子如VEGF等表达上调，刺激内皮细胞活化，分泌血管生成所需的其它因子如基质金属蛋白酶(matrixmetalloproteinase，MMP)等，降解基底膜和细胞外基质，内皮细胞呈游离态；游离的内皮细胞向刺激因子迁移，开始形成血管雏形；内皮细胞在刺激因子作用下增殖；内皮细胞重新组合呈条索状，并刺激成纤维细胞分泌细胞外基质，形成新的血管。福建医科大学药学院索拉非尼(sorafenib，exavar）2005年12月在美国首次上市，用于治疗晚期RCC或肾癌。临床研究显示，本品能使晚期RCC患者疾病无进展生存期(PFS)增加一倍，且本品可显著改善患者的生活质量。是首个口服多激酶抑制剂，靶向作用于肿瘤细胞或肿瘤脉管中的丝氨酸／苏氨酸和受体酪氨酸激酶，也是第一个既作用于RAF/MEK／ERK介导的细胞信号转导通路而直接抑制细胞增生，又作用于VEGFR-2抑制肿瘤新血管生成的药物。福建医科大学药学院舒尼替尼(sunitinib，Sutent）辉瑞公司开发的口服多靶点EGFR-TK抑制剂，作用于肿瘤细胞、肿瘤新生血管以及血管外膜细胞的VEGFR、PDGFR、Kit和FLT-3。2006年2月FDA批准本品用于治疗进展期RCC和胃肠道间质肿瘤(GIST）本品可切断肿瘤细胞生长的血液和营养供应，同时还可直接杀伤肿瘤细胞，且未见一般化疗的常见毒副作用。01福建医科大学药学院02贝伐单抗(bevacizumab，Avastin)靶向VEGF的重组人源化单抗，由Genentech公司开发。2004年2月，获FDA批准在美国首次上市，用于晚期NSCLC、CRC、乳腺癌治疗。对于NSCLC患者，联合化疗是首个可获得1年以上总生存期的治疗方案，该方案已成为新的NSCLC一线标准治疗方案。对转移性CRC治疗可显著改善患者无进展生存期PFS和中位总生存期OS，而且无论患者K-ras是否出现突变，均可获益。联合紫杉类一线治疗转移性乳腺癌疗效显著。本品与IFN联用，是转移性或晚期RCC的一线治疗新选择。福建医科大学药学院生长因子等细胞外界信号与其特异受体结合产生的刺激通过多条信号通路向细胞内传导，构成了细胞内纷繁复杂的信号转导系统，共同调控着细胞的增殖、分化。由磷酯酰肌醇3一激酶(PI3K)和其下游的蛋白激酶B(PKB／Akt)、雷帕霉素靶体蛋白(mTOR)组成的PI3K-AKT-mTOR通路；丝苏氨酸蛋白激酶Ras和丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)三级级联激酶组成的Ras-MAPK通路；下游信号转导与转录激活因子STAT家族与肿瘤发生、发展密切相关，已经成为抗肿瘤研究的重要靶点。福建医科大学药学院Pl3K是由脂类和丝／苏氨酸激酶组成的一个庞大家族，包括数个磷酯酰肌醇激酶和DNA依赖的蛋白激酶如ATM、ATR和DNA-PK等。Akt是PI3K最主要的下游分子，前者可以激活包括mTOR在内的多个底物。mTOR分子被激活后，能通过磷酸化下游核糖蛋白s6激酶(p70s6k)和4E-结合蛋白(4E-BP)刺激细胞增殖、转化并抑制凋亡。福建医科大学药学院PI3K-AKT-mTOR通路PI3K-AKT-mT0R在广泛的人类肿瘤谱中失调，该通路中某些基因突变所致的功能异常或缺失会引起正常细胞转化，促进肿瘤细胞增殖和存活并介导肿瘤细胞的侵袭和迁移。P13K-AKT-mTOR信号通路已经成为一个很有希望的抗肿瘤治疗靶点。一些小分子抑制剂，如靶向PI3K的催化亚基P110的Wortmannin、LY294002、IC484068和天然来源的PI3K抑制剂鱼藤素(Deguelin)；抑制Akt激活所必需的丝／苏氨酸激酶PDK的straurosporine、UCN一01和Akt的抑制剂perifosine；特异靶向mTOR的抑制剂雷帕霉素及其类似物RAD001、CI779和AP23573等已经分别进入各期临床研究。福建医科大学药学院Ras-MAPK通路

由一组级联活化的丝／苏氨酸蛋白激酶组成，广泛存在于各种细胞中，与PI3K／Akt通路共同肩负着将膜受体信号向细胞内转导的任务，对细胞周期的运行和基因表达有重要调控作用。在多种肿瘤中都发现了该通路蛋白突变引起的持续激活，在肿瘤的发生过程中起到重要作用。Ras癌基因蛋白作为MAPK通路分子开关，可被包括EGFR、HER-2、VEGFR、PDGFR和MET等在内的多个细胞膜上的酪氨酸激酶受体激活，引发下游的级联信号通路。在各种肿瘤中Ras的总的突变率大约为30％，是人类肿瘤中突变率最高的基因。福建医科大学药学院Raf是Ras下游最重要的蛋白，通过从胞浆中转移到细胞膜上而被激活。Raf即MAPKK激酶(MAPKKK)，属于丝／苏氨酸蛋白激酶，是MAPK级联反应的第一个分子，它的磷酸化启动了MAPK的三级级联激活。Ras、Raf的相继激活能活化下游的MEK、ERK等激酶，促进细胞的增殖同时还能通过磷酸化Bax、Bak抑制细胞凋亡。针对上下游不同分子已现出多个抑制剂，其中有影响Ras羧基末端功能的法尼酰基转移酶抑制剂Lonafarnib、tipifarnib(Zarnestra)，sorafenib最初被认为是Raf的抑制剂，后来发现对多个靶点包括VEGFR-2、F1t-2和c-Kit都有作用。还有靶向下游蛋白MEK的PD0325901和ARRY-142886也已进入临床用于黑色素瘤病人。福建医科大学药学院是一组可以被不同的生长因子受体激活的蛋白，将上游的信号传递到细胞核，通过诱导靶基因转录表达引起不的生物效应，并保持信号在细胞内传递的内在特异性。在多种肿瘤细胞以及原位癌中都检测到了STAT家族成员的组成型激活。在STAT家族的7个成员中，目前发现STAT1、STAT3和STAT5与肿瘤的关系最为密切。STAT1对肿瘤细胞的增殖、新生血管生成起着负调控的作用，STAT1缺陷的小鼠易发生肿瘤。STAT3和STAT5的持续激活能上Bc1-2、BclxL、Mcl1及细胞周期调控蛋白cyclinsD1／D2等基因的表达，刺激增殖、抑制凋亡，被认为是该家族中最有希望的抗肿瘤作用靶点。福建医科大学药学院靶向细胞周期蛋白细胞周期蛋白(cyclin)和细胞周期蛋白依赖性激酶(CDK)均属于细胞周期正调控蛋白。CDK是一类重要的丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶，通过与cyclin结合的复合形式出现，激活CDK，活化底物磷酸化，驱动细胞周期各相进程，引起细胞生长和增生。CDK的时相性激活依赖于时相表达的周期蛋白(cyclin)以及周期蛋白依赖的激酶抑制剂(cyclin-dependentkinaseinhibitor，CKIs）。许多肿瘤，尤其是胶质瘤和软组织肉瘤，都有cyclin的过表达、CKIs缺失，导致CDK活性失控。福建医科大学药学院周期检查点（checkpoint）的缺失，使得细胞对外界的损伤更加敏感又能被应用于肿瘤的治疗，增加放化疗的敏感性。恢复肿瘤细胞的周期调控和取消检查点等都成为潜在的抗肿瘤作用靶点。具体策略包括对CDK的直接催化抑制，阻碍CDK的激活，干扰周期素与CDK的相互作用，影响周期素水解失活和抑制细胞周期检测点等。福建医科大学药学院植物来源的黄酮类物质f1avopiridol能明显抑制CDK1、CDK2和CDK4，阻碍细胞通过G1／S和G2／M期检测点，能抑制多种肿瘤细胞的生长，已经处于临床Ⅱ期研究。星型苞菌素(Staurospotine)的类似物UCN-01除了抑制PKC外，还可直接抑制CDK1和CDK2的活性和细胞周期检测点激酶Chk1的活化，目前正在美国和日本进行临床Ⅱ期实验。Paullones类似物、嘌呤霉素类似物(Pruines)等都对不同的CDK分子显示出抑制作用。福建医科大学药学院核小体是由组蛋白(Histone)和DNA组成的，组蛋白的转录后修饰，包括乙酰化、磷酸化和甲基化能够改变核小体的高级结构进而影响着染色体的高级结构和基因的转录凋控。组蛋白乙酰基转移酶(Histoneacetyltransferases，HATs)和组蛋白去乙酰酶(Histonedeacetylases，HDACS)共同决定着组蛋白的乙酰化和去乙酰化。HAT可乙酰化组蛋白末端碱性氨基酸的氨基，使核小体舒展，激活基因转录。而HDAC与之功能相反，抑制基因转录。HDAC调控基因转录的关键蛋白酶，功能异常与肿瘤的发生和发展有直接关系。当HDAC过度表达并被转录因子募集时，会抑制某些基因的正常表达。这种因HDAC活性过高引起的异常转录抑制在肿瘤中非常普遍，因此HDAC成为抗肿瘤药物最具潜力的靶点之。福建医科大学药学院抑制HDAC的活性能引起组蛋白高度乙酰化，重新激活某些抑癌基因的转录并引起多项下游效应，包括促进肿瘤细胞分化、使肿瘤细胞阻滞于G1或G2期以及诱导肿瘤细胞凋亡，从而实现其抗肿瘤作用。HDACI还能激活主要组织相容性复合物、细胞间粘附分子ICM1、干扰素I／Ⅱ等分子的转录，促进免疫细胞的识别和激活。HDACi还能抑制缺氧诱导的VEGF表达，抑制新生血管生成福建医科大学药学院来自真菌的TrichostatinA(TSA)是发现的首个能高效抑制HDAC的羟胺类天然产物，但存在着天然含量低、体内代谢不稳定的缺点。目前已经有10多个不同结构类型的HDACi进入了I／II期临床试验，用于白血病和实体瘤。01福建医科大学药学院02蛋白降解调控是细胞信号转导的一个重要方面，与基因转录水平的调控相比，这种转录后调控还能保证细胞在遇到外界刺激时更加快速的做出反应。UPS是真核细胞内依赖ATP的非溶酶体蛋白质降解途径，负责调控细胞内多种蛋白的水解过程，其中包括许多调节细胞生长、信号转导、基因转录和凋亡的重要分子。泛素介导的蛋白降解是一个复杂的多级反应，其过程主要是利用泛素活化酶E1、泛素结合酶E2与泛素-蛋白连接酶E3，将泛素连接至目标蛋白作为标识，并送至20S蛋白酶体进行降解，最后由泛素分解酶将泛素分解并回收再利用。福建医科大学药学院由于UPS通路与肿瘤的发生、生长和转移都密切相关，该级联反应中各个环节都成为抗肿瘤药物作用的潜在靶点。例如，通过阻断泛素分子C末端的腺苷酸化或与ATP分子竞争结合的策略来阻碍泛素的激活；根据E1与E2相互作用的结合域特异地设计能够干扰其相互作用的小分子化合物阻碍泛素分子在E1和E2之间的传递等。特别值得一提的是靶向E3连接酶和其下游的蛋白酶体。福建医科大学药学院0102最下游的E3通过识别不同底物决定着整个泛素化过程的特异性。E3的功能可以通过抑制其与上游E2或下游蛋白底物的作用两条途径米实现。E3连接酶下游的多个环节，包括蛋白酶体、参与泛素游离再循环的金属异肽酶(metalloisopeptidase)以及对多聚泛素链的识别等都可能影响UPS通路。MDM2对p53蛋白降解的调控。MDM2分子具有E3连接酶活性，通过泛素化调控p53的降解。Nutlins是首个发现的阻碍p53和MDM2相互作用的小分子抑制剂，其空间构象和p53分子中与MDM2作用的氨基酸残基非常相似，可以与p53分予竞争MDM2的结合位点。Nutlins在体内外都体现出抗肿瘤活性，对正常组织没有明显毒性。福建医科大学药学院小分子抑制剂RITA与p53的N端结合，阻碍了MDM2对p53的识别，并稳定p53分子N端α螺旋结构域。首个上市的以UPS为靶点的小分子抑制剂bortezomib(Velcade，PS-341)就是直接抑制于蛋白酶体活性。该化合物已先后于2003年5月和2004年4月被美国FDA和欧盟药品审评管理局EMEA批准用于复发性和难治性多发性骨髓瘤的治疗。在血液系统肿瘤、实体瘤以及非霍奇金淋巴瘤的应用正在研究。福建医科大学药学院在外界损伤的刺激下，细胞能启动6条修复通路：①直接修复(directrepair，DR)通路修复O6-烷基鸟嘌啉引起的损伤；②碱基切除修复(baseexcisionrepair，BER)针对因氧化还原或烷基化引起的碱基损伤；③核苷酸切除修复(nuc1eotidee