微生物制药PPT

1、潘小翠082200929第一节：具有抗肿瘤作用的酶抑制剂第二节：具有抗肿瘤作用的血管生长抑制剂第三节 微生物来源的作用于细胞信号转导通路和周期的生理活性物质近年来微生物药物研究人员主要是以与某种肿瘤的发生、转移等有关的酶作为靶来筛选抗肿瘤药物。 蛋白激酶抑制剂 二酰基甘油醇激酶抑制剂 DNA拓扑异构酶抑制剂 法尼基转移酶抑制剂 芳香酶抑制剂 谷胱甘肽转移酶抑制剂 硫氧还蛋白抑制剂蛋白激酶是一种磷酸转移酶，蛋白激酶与细胞内的信使系统有着密切的关系。 蛋白激酶A(PKA):cAMP依赖性的蛋白激酶 蛋白激酶C(PKC):依赖于Ca2+和磷脂的酶 酪氨酸蛋白激酶(PTK):逆转录病毒致癌基因的编码蛋

2、白人的上皮癌、脑癌、白血病细胞等均发现与PTK活性有关，它与细胞的恶变和增值也有关。从微生物中主要是筛选PKC和PTK的抑制剂。星报菌素(STR)是从微生物Saccharothrix中筛选获得的，具有抑制PKC的活性，同时它对多种蛋白激酶如PKA、PKG、PTK、肌球蛋白轻链激酶等都有抑制作用，是一种非选择性的酶抑制剂，因此主要是开发它的衍生物。从芽枝酶中分离得一暗红色物质UCN1028A，对PKC和PKA的IC50分别为0.19ug/ml和40ug/ml。显示出强的细胞毒性，对肿瘤细胞MCF-7和HeLaS3的IC50分别为0.21ug/ml和0.29ug/ml。从链霉菌No.126中分离得

3、一淡黄色针晶物质UCN-01，是一个PKC的选择性抑制剂，对PKA和酪氨酸转移蛋白激酶的抑制作用较弱。研究表明它对HeLaS3细胞的生长也显示细胞毒性，IC50为4.110-3ug/ml，在体内具有抗肿瘤活性，对P388淋巴白血病鼠一次腹腔给药15mg/kg，24%生存期短期延长。根据结构可以分为： 受体酪氨酸蛋白激酶(RTK)： 如EGFR(表皮生长因子)、PDGFR、FGFR、IR等 非受体酪氨酸蛋白激酶(NRTK)： 如Src、Abl、FAK、janus激酶等它们对调解肿瘤细胞的生长及分化起到重要的作用，但PTK的过度表达导致PTK活性增加将严重影响下游信号转导，如EGFR及HER-2的

4、过度表达经常在一些癌细胞中发现，PTK的活性已经成为细胞增值恶变的标志之一。 酪氨酸蛋白激酶(PTK)是一类可以结合具有酪氨酸残基的蛋白并促使其磷酸化的蛋白激酶，它能够传导并处理许多胞内及胞外信号4,5,7-三羟基异黄酮来源于假单胞菌属，是PTK的特异性抑制剂，可抑制包括EGFR、pp60v-src等酪氨酸蛋白激酶，以及抑制完整的A431细胞中PTK活性。近年来对4,5,7-三羟基异黄酮进行的体外抑制肿瘤细胞生长的研究较多，对乳腺癌细胞株、前列腺癌细胞株、大肠癌细胞株等多种细胞都有明显的体外抑制活性。但对其诱导细胞凋亡的机制尚不清楚，能否在临床上用于多种癌症的治疗还需进一步研究。BE-2337

5、2M来源于丝核菌属真菌，是一种ATP和底物双效的竞争性抑制剂，对于游离的EGFR，IC50值可达310-5mol左右，选择性也较好。棒内酯是一类苯醌大环内酯类真菌代谢产物，它们具有抗细菌及真菌活性，包括三种天然产物CA、CB、CD均表现出EGFR酪氨酸激酶抑制活性。XR744是一个由分生孢子菌属真菌产生的具有PTK抑制活性的苯并荧蒽类化合物，它对PKA没有抑制作用，但能通过拮抗ATP对多种PTK产生抑制作用。化合物A是从马来西亚植物的腔孢纲丝裂真菌中分离的化合物，对m-CSF受体酪氨酸激酶有较强的抑制作用，是它的特异性抑制剂，在急性髓样白血病、肺癌、乳腺癌、前列腺癌、淋巴瘤结肠癌及卵巢癌中发现

6、m-CSF及CSF-1受体水平的异常增高。巴览醇最初是在轮枝孢属中发现的特异性丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶抑制剂，然而Masayoshi发现巴览醇对cFMS受体酪氨酸蛋白激酶的IC50为110-6mol，是新化合物A的400倍，具有高抑制活性和特异性，应此是一种很有潜力的抗肿瘤物质。熏草菌素A来源于Streptomyces griseolavendus，是一个有效的酪氨酸蛋白激酶抑制剂，可抑制EGFR受体酪氨酸蛋白激酶活性，IC50为4.410-9g/ml。制表菌素是来源于Streptomyces sp.竞争性拮抗ATP，非竞争性拮抗肽底物，可抑制EGFR及KC，还可抑制人上皮癌细胞A431中EGF

7、R的自磷酸化。此外还有一些黏菌来源的或与分子伴侣相关的PTK抑制剂。研究发现许多癌变过程与拓扑异构酶的活性异常增加有关，这类酶抑制剂已经成为有效的临床抗肿瘤药物。从微生物中帅选的拓扑异构酶的抑制剂主要有：柔红霉素、多柔比星、喜树碱。可分为两类：嵌入型嵌入型和非嵌入型非嵌入型 柔红霉素一类的蒽环类抗生素、环状缩肽类化合物BE-22179、棘霉素为嵌入型，近期帅选的一类二贴类化合物如UCT4B、萜烯特星、可乐制菌素为非嵌入型。拓扑异构酶参与DNA的构型和拓扑结构的改变，使DNA得以正常复制和转录，有两种类型即拓扑异构酶和拓扑异构酶谷胱甘肽转移酶(GST)催化谷胱甘肽基至亲电子受体，并作为多功能酶分

8、布于各种哺乳动物中，GST的活力与细胞对药物的耐受性成正比，应此GST抑制剂的功能可能是消除肿瘤细胞的耐药性。从链霉菌TA-3037得到一化合物TA-3037A，它对GST抑制活性IC50为8.9mol/L。从链霉菌TA-384-DF-12中得到四个化合物贝那他汀A、B、C和D，他们对GST的抑制活性IC50分别为2.20g/ml、0.15g/ml、24.0g/ml和65.0g/ml。Folkman证实肿瘤的生长依赖于新血管的生成，大部分肿瘤长至直径12mm，已不可能靠弥散来提供氧和营养物质，必须靠生成新血管来维持，这时肿瘤细胞会分泌肿瘤血管生长因子来促进肿瘤血管的生成，并通过新生血管向其他组

9、织转移，如果缺乏新生的毛细血管和小血管生长，实体肿瘤将发生退化。因此，抑制肿瘤血管形成，成为重要的抗肿瘤途径。烟曲霉素早在1949年就有Henson和Elbe从微生物Aspergillus fumigatus中发现，开始发现具有体外杀阿米巴虫的活性，随后发现能够抑制内皮细胞的增值，但表现出剂量依赖型的副作用，应此未能进入临床试验。为减轻该物质的毒副作用，1990年Ingber将烟曲霉素水解后产生烟曲霉醇，并合成了近百种衍生物，从而筛选出了高效低毒的烟曲霉醇，称为TNP-470。偏端霉素A是1962年从Streptomyces distallicus中分离出的具有抗病毒活性的代谢产物，它能够结合

10、DNA双螺旋中富含连续的AT碱基对的小沟，但它的抗肿瘤活性较弱，因此，抗肿瘤作用集中在其衍生物和类似物上。Suradista(又称为PNU145156E)是偏端霉素A的萘磺酸化衍生物，它能够抑制尿囊膜新血管的生成，在一个无毒的剂量范围内也能够抑制bFGF诱导的新生血管生成和在裸鼠模型上的一系列肿瘤的生长。苏拉明(suramin)是偏端霉素的另一种结构类似物，研究发现其有能抑制血管生成的特性。苏拉明在许多肿瘤细胞中表现出抗肿瘤活性，目前正密切研究它对治疗早期恶性肿瘤，特别是对常规化疗无效的转移性顽固性肿瘤如恶性胶质瘤、转移性乳腺癌等疾病的作用，它的毒副作用可以通过与长春碱、表柔比星连用减少使用剂

11、量而减轻。苏拉明能从多方面来抑制血管的生成，它能阻止FGF-2与内皮细胞受体的结合，抑制胶质瘤细胞转移酶的活力，抑制尿激酶型纤维蛋白酶原激活剂的产物和蛋白酶活性。推断苏拉明可能是影响生长因子及其受体的交互作用，从而抑制了血管的生成。COL-3是一种可以口服的四环素衍生物，它不仅能抑制胶原酶的活性，也能下调其产物、抑制酶的激活增加酶的降解。Rose研究表明，当COL-3浓度达到10mol/L时可以显著抑制HUVEC模型中微管生成，同时在此浓度也能抑制HUVEC的增值。目前该化合物由CollaGenex公司进行卡波济肉瘤和脑瘤期的临床研究。环氧内毒素是从Streptomyces hygroscop

12、icus中分离得到的，在体外的实验中被证实具有较强的抑制内皮细胞生长和转移的能力，在动物模型系统中具有抑制新生血管生成的作用。目前的研究表明环氧内毒素的抗癌作用是通过选择性的结合20S蛋白酶，共价修饰蛋白酶的催化亚基，特别是-干扰素诱导的亚基LMP2和LMP7，从而引起细胞在形态学上的改变直至细胞凋亡。CM101是从链球菌中分离出的溶血性链球菌多糖外毒素，能够干扰人类肿瘤发育的病理性血管的生成，而不对人类重要成熟的血管起作用。Hellerqvist通过大鼠模型实验发现CM101能有效对抗新生瘤疾病，抑制肿瘤的生长，持续的给药也能显著延长生存时间。进一步的研究表明，CM101在与肺、胸、结肠、卵

13、巢等部位肿瘤组织脉管中出现的HP59蛋白结合，从而阻止肿瘤组织的血管生成进程。中国医学科学院生物技术研究所从湖北省潜江县土壤中的一株链霉菌的发酵液中分离出一大分子肽类的抗癌抗生素力达霉素(LDM)，该物质表现出很强的抑制血管生成的活性。在低剂量时即可抑制鸡胚尿囊膜的血管生成，其IC50为2.310-6g/ml。力达霉素可抑制内皮细胞和肿瘤细胞的VEGF的表达，从而诱导内皮细胞凋亡，也可以bFGF的受体为作用靶点抑制血管生成，并阻断小鼠癌细胞的自发性转移，有很强的细胞毒性，目前正进行期临床。一一. .与细胞因子活性有关的生理活性物质与细胞因子活性有关的生理活性物质TGF-转化生长因子-(TGF-

14、)是一种多功能的多肽类细胞因子，几乎体内所有的细胞都能产生TGF-并存在其受体，已被证实在细胞的生长调节中起重要作用。研究显示它对肿瘤的作用是多样的，在肿瘤发生早期可抑制细胞的增值、启动细胞分化诱导凋亡；但在肿瘤的进展期可抑制免疫功能、增加血管的生成从而促进肿瘤的侵袭和转移。试验表明，人前列腺癌细胞LNCaP中的TGF-信号传导的修复可以通过诱导细胞凋亡抑制肿瘤发生。因此，可以直接激活TGF-信号传导的物质有潜力成为肿瘤的治疗药物。Masuoka等人利用一系列色谱分离手段从微生物样品中分离得到一种具有类似TGF-活性的化合物二异孢肽，在MvlLu细胞中显示出抑制细胞生长的活性，IC50为20.

15、3umol/L。Masuoka等人又用相同的方法从Acremonium fusigerum中分离得到了化合物芬尼他汀，该化合物具有增强基因表达的活性。IGF-1胰岛素生长因子1(IGF-1)在人类的肿瘤发生过程中起着重要的作用，IGF-1与IGF-1受体介导的信号转导对肿瘤细胞的生长和存活非常重要，对于许多细胞来说，IGF-1是一个有效的促细胞分裂剂及存活因子，包括乳腺癌细胞，另外，循环中的IGF-1的含量与乳腺癌或结肠癌的的发生率呈正相关。因此IGF信号转导的选择行抑制剂有希望成为针对IGF依赖型肿瘤细胞的新型抗肿瘤药物。Hayakawa等人在真菌Pseudallescheria.sp.中分

16、离得到一个可以抑制IGF依赖型细胞生长或存活的化合物酪雪菌素。在含有30ng/mlIGF的血清培养基中，酪雪菌素可抑制人乳腺癌细胞MCF-7的生长，IC50为9.7ng/ml。Moro等人在真菌Byssochlamys nivea中分离得到另一个同样可以抑制IGF依赖型细胞生长或成活的化合物毡壳菌醇，研究发现在含有30ng/mlIGF的血清培养基中，毡壳菌醇抑制MCF-7生长的IC50为20ng/ml。细胞周期蛋白/周期依赖性激酶（cyclin/CDK）属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族，在细胞周期的正调节中起着关键作用。在各种肿瘤中细胞周期蛋白或CDK的过表达即内源性CDK抑制蛋白的丢失或减少均

17、有报道。flavopiridol是一个特殊的小分子CDK抑制剂，在一系列肿瘤细胞模型中都显示出了抗肿瘤的潜力，目前正处于临床期试验阶段，因此CDK被认为是肿瘤治疗的一个新的靶点分子。Asai等人从一株链霉菌中分离得到一个具有作用于细胞周期蛋白/周期依赖性激酶(cyclin/CDK)介导的细胞周期调控的化合物贝内酯素A。研究表明贝内酯素A在人肿瘤细胞周期进程的G2/M期对细胞有抑制作作用。Cdc25磷酸酶通过催化CDK中磷酸化的丝氨酸和苏氨酸去磷酸化来激活CDK。哺乳动物的细胞中至少有三种Cdc25，分别为Cdc25A、 Cdc25B和Cdc25C，在一些类型的肿瘤中Cdc25A和Cdc25B都

18、有过量表达，患有这些肿瘤的患者一般预后都不乐观，目前从生物所中已经发现了几个可以抑制Cdc25磷酸酶的化合物：dysidiolide、纳新菌素、萘醌结构类似物、nocardiones等。对SV40启动子有上调作用的化合物GRP78/BiP下调因子 一些肿瘤的发生与GRP78(葡萄糖调节蛋白78)的过量表达有关，因此，能够下调GRP78诱导作用的物质有可能应用到肿瘤的治疗中。肿瘤细胞绝大多数是分化异常的细胞，表现为未分化或低分化的细胞。肿瘤细胞促分化研究是用一定的化合物促进肿瘤细胞继续分化并使其转化为成熟的细胞，从而达到降低肿瘤恶性程度和治疗肿瘤的目的。抗生素作为化疗药物已广泛用于临床，并显示出良好的疗效，近年来具有促分化作用的抗生素也不断有所报道，如蒽环类抗生素、放线菌素、4，5，7-三羟基异黄酮、伊诺霉素、变异霉素、吡咯霉素、醌霉素、星孢菌素等等。来源于微生物的抗肿瘤活性物质除了以上综述的几个方面外，近年来，研究者们还从海洋微生物中发现了许多结构新颖、活性独特的物质，其中很多具有抗肿瘤活性，它们大多为生物碱类，萜类，大环内酯类化合物。主