喜树碱的药物设计靶向癌细胞死亡与基因

《喜树碱的药物设计靶向癌细胞死亡与基因》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章喜树碱的药物设计，靶向癌细胞死亡与基因王伟宁1.引言喜树碱是四十多年前发现一种植物抗癌药物。拓扑异构酶Ⅰ是一种非常重要的DNA操作酶，是唯一知道的喜树碱的靶点，它结合在共价蛋白核酸复合物的界面。这主要与喜树碱的化学与生物学的三个方面有关：一是以拓扑异构酶Ⅰ为靶点合成的喜树碱抗肿瘤衍生物，二是由拓扑异构酶Ⅰ抑制剂诱导的细胞死亡机制，三是拓扑异构酶Ⅰ抑制剂靶点所对应的特定的DNA序列。作为设计抗癌药物的首选天然产物，或是作为研究拓扑异构酶Ⅰ对DNA新陈代谢的实验工具。20-(S)-Camptothecin(CPT)最早是在1966年，由美国的Wall等从中国特有的

2、珙桐科植物喜树中提取到的，由美国国立肿瘤研究所（NCI）动物模型上证实其抗肿瘤作用，并将其水溶性钠盐用于临床试验。在过去的四十年，从大量的植物科中发现了这种单萜吲哚类生物碱，包括茜草科、夹竹桃科、钩吻科、茶茱萸科等。尽管有抗肿瘤的活性，但是后来发现碱处理开环后药物活性明显下降，同时还伴随着严重的毒性反应——包括严重的腹泻、出血性膀胱炎，使得CPT类化合物的临床研究就此中断。1985年发现CPT特异作用于核内蛋白拓扑异构酶Ⅰ。二十年后，拓扑异构酶Ⅰ仍是已知的CPT的唯一靶点，这使得这种生物碱成为真正的靶点抗癌制剂。2.喜树碱：拓扑异构酶Ⅰ-DNA复合体的分子钳DNA拓

3、扑异构酶Ⅰ是生物体内及其重要的细胞核内酶，参与DNA复制、转录、重组和修复等所有关键的核内过程。拓扑异构酶Ⅰ为单体性100kDa的多肽，由染色体20q12~13.2位基因编码，可松解过度卷曲的DNA双链，以利于复制及转录的进行。酶先与DNA结合，成为可断裂复合物，在DNA磷酸二酯键上形成一个单链缺口，让未受损的单链从缺口中回转，使DNA松弛，以利于复制或转录，随后将缺口连接。CPT类化合物的作用机制是参与TopoⅠ作用过程中与DNA形成的“可切割复合物”，阻碍DNA链的闭合，导致细胞DNA单链断裂（SSB），这种单链断裂对细胞来说并不是致死性的，当可切割复合物与正在

4、进行复制的DNA复制又相遇时，会继发性的造成不可逆的DNA双链断裂（DSB），最终引起细胞死亡。因此，S期细胞对CPT类化合物特别敏感。另外，CPT稳定的可切割复合物也作用于RNA聚合酶的转录过程，抑制RNA的合成，在DNA模板链形成不可逆的单链断裂，并在启动子区域引起少量双链断裂。3.CPT衍生物的设计：永无止境根据在A-B、C-D、E环上取代基位置的不同，可以将CPT衍生物分成三类。第一类：A-B环的修饰。早期发现，A-B环被取代后不丧失活性。这个二元环上可以被许多官能团取代，特别是在7位、9位和10位上，尽管会保留甚至在某些情况下会提高天然产物的细胞毒性。当前

5、已经研发了两种主要的抗癌药——拓扑替康和伊立替康，并且已经用于临床。拓扑替康（TPT），又名拓泊替康、和美新，结构如图。本品为CPT半合成衍生物，作用靶点为TopoⅠ，为S期抗肿瘤药。临床前研究表明，TPT抗肿瘤谱较广，对L1210和P338白血病小鼠的活性及在体内抗Lewis肺癌和B-16黑色素瘤的作用均优于CPT。在人结肠癌异体移植物，TPT可以诱导肿瘤消退及延缓其生长。1996年，美国FDA批准其为治疗卵巢癌的二线药物。2000年，被批准为治疗小细胞肺癌的二线药。不良反应：1.骨髓抑制：中性粒细胞下降、血小板减少、贫血等，为主要限制性毒性。2.胃肠道反应：恶心

6、、呕吐、腹泻、便秘、肠梗阻、腹痛、口腔炎、厌食等。3.皮肤反应：脱发，偶见严重的皮炎及瘙痒。4.神经肌肉反应：头痛、关节痛、肌肉痛、全身痛、感觉异常。5.呼吸系统反应：可致呼吸困难。6.肝脏：有时出现肝功能异常，转氨酶升高。7.全身反应：乏力、不适、发热等。8.局部刺激：静脉注射时，若漏出血管外可产生局部刺激、红肿。伊立替康（CPT-11）：又名开普拓，结构如图。1998年，被批准与5-FU（5-氟尿嘧啶）和叶酸联用，作为治疗转移性结肠癌的一线药物，现在也是治疗非小细胞肺癌的一线药物。CPT-11是一个水溶性前药，在体内被羧酸酯酶代谢成活性形式SN-38，结构如图。

7、SN-38是主要活性代谢产物，其活性比CPT-11强100~1000倍。SN-38经肝脏尿苷二磷酸葡萄糖醛酸转移酶（UDP-GT）生成葡萄糖醛酸化SN-38（SN-38G）。当SN-38G分泌进入肠道，肠道中细菌的β-葡萄糖醛酸酶又能使之变回SN-38。存在药物的肝肠循环。不良反应：1.胃肠道：迟发性腹泻（给药24h后发生的腹泻）、恶心与呕吐、厌食、腹痛及黏膜炎。2.血液学：中性粒细胞减少。3.急性胆碱能综合症：主要症状为：早发性腹泻及其他症状，如用药后第一个24小时内发生：腹痛、结膜炎、鼻炎、低血压、血管舒张、出汗、寒战、全身不适、头晕、视力障碍、瞳孔缩小、流