肿瘤信号转导通路及相关药物研发的现状与展望_下_

1、 学报Journal of China Phar maceutical University2008,39(4:289-300药学前沿肿瘤信号转导通路及相关药物研发的现状与展望(下陆涛3,卢帅,李慧芳,陈秀美,孙倪悦(中国药科大学有机化学教研室,南京210009摘要随着对肿瘤细胞信号转导通路研究的不断深入,人们对肿瘤细胞内部迷乱的信号转导机制以及它们对肿瘤生长、凋亡、转移等的影响已越来越了解。寻找能对肿瘤细胞信号转导进行调控的化合物从而达到抗肿瘤目的,已经成为全球生物医药领域研究的热点之一。本文就肿瘤发展进程相关的信号转导通路及人为干预的最新研究进展作一综述。关键词肿瘤;信号转导通路;药物研发

2、;展望中图分类号R979.1文献标识码A文章编号1000-5048(200804-0289-12Advance s and p r o sp ec ts o n s i gna l tran sduc ti o n p a thw ays i n tum o r and R&D o f the re l a ted d rug s(LU Tao3,LU Shuai,L I Hui2fang,CHEN Xiu2mei,S UN N i2yueD epart m ent of O rganic Che m istry,China Phar m aceutical U niversity,N

3、 anjing210009,ChinaAb s trac tThe mechanis m s of aberrant signal transducti on path ways in tumor and the i m pacts of these path ways on tu mor gr owth,apop t osis and metastasis have become ever2increasing un masking due t o intensified stud2 ies1Searching f or targeted molecules,which can regula

4、te the signal transducti on,has recently e merged t o be one of the s pots in the gl obal bi omedical fields1This revie w will focus on the advances on signal transducti on path ways related t o tumor p r ogress and man2made interferences1Key wo rd stumor;signal transducti on path way;R&D of dru

5、gs;p r os pects(接上期3血管生成与侵袭转移血管生成(angi ogenesis是肿瘤生长、转移、扩散的一个必要条件,它是在原有血管的基础上,血管内皮细胞以出芽的方式形成血管的过程53。肿瘤转移(metastasis是一个复杂、多步骤、连续的主动过程,包括以下几个步骤:肿瘤细胞间因黏附能力下降而从原发部位脱落,这是肿瘤转移的开始;肿瘤细胞穿破脉管进入血管或淋巴管;在脉管逃脱血小板及宿主免疫活性细胞的作用而生存;通过与血管或淋巴管内皮和(或内皮下基底膜作用停留并外渗出脉管,因为内皮基底膜没有足以使肿瘤细胞自然通过的通道,所以肿瘤细胞需借助胶原酶及蛋白水解酶的水解作用破坏基底膜才能穿

6、出管壁;脱离循环系统的肿瘤细胞在其他部位继续生长54。由此可见血管生成不但能为实体瘤提供养分和氧气,还与肿瘤细胞的转移有关,而肿瘤侵袭性增强也为血管生成创造一定的有利条件。311血管生长因子信号通路31111信号通路简介许多肽类生长因子以自分泌或旁分泌的方式诱导血管生成,统称为血管生长因子55。如血管内皮生长因子(VEGF、转化生长因子(TGF、表皮生长因子(EGF、纤维母细胞生长因子(FGF、血小板衍生生长因子(P DGF、胎盘生长因子(PGF以及血管生长素(angi ogenin等。其中VEGF在血管发生、病理、生理过程的作用最为重要,其他生长因子虽具有和VEGF相似的活性,但大都通过VE

7、GF发挥作用。VEGF通过与其受体(VEGF recep t or, VEGFR结合而发挥生物学效应。VEGF至少有3种高亲和力受体56:VEGFR21(flt21、VEGFR22(flk21/K DR和VEGFR23(flt24,属于蛋白酪氨酸激酶(PTK超家族。其结构特点是胞内区具有PTK活性域,当受体与细胞因子结合时,受体的PTK功能可被激活,通过磷酸化下游分子诱9823收稿日期20082042073通讯作者Tel:025-*E2mail:lutaocpu1edu1cn学报Journal of China Phar m aceutical U niversity 第39卷 导血管内皮细胞

8、增殖。31112相关药物开发自从阐明瘤内血管对肿瘤细胞的重要意义后,抗血管生成药物研发已成为肿瘤治疗的的热点之一。目前该类药物除单克隆抗体药物如帕尼单抗、贝伐单抗等以外,其余大多是小分子酪氨酸激酶抑制剂(见表2。Table 2S mall molecule tyr osine kinase inhibit or EGFR 2directed therapeutic agents aCompd 1TargetS tatus quoG W572016(Lapatinib EGFR,HER2Phase I V f or breast cancer;Phase III for RCC b ,head

9、and neck cancer AMG706(Motesanib VEGFR,P DGFRPhase III f or NSCLC cOSI 2774(Erl otinib EGFR App r oved for NSCLC and pancreatic cancer;Phase II 2III for s olid tumor C I 21033(Canertinib Pan 2HER Phase II f or NSCLC and breast cancerZ D6474(Vandetanib EGFR,VEGFR2Phase III f or NSCL and medullary thy

10、r oid cancerAZ D2171(Cediranib VEGFR2Phase III f or metastatic col orectal cancer,CRC d and ovarian cancer ZK222584(Vatalanib VEGFR Phase III f or col orectal cancer G W786034(Paz opanib VEGFR,P DGFR Phase III f or RCC and breast cancer AG 2013736(Axitinib VEGFR,P DGFR Phase II f or s olid tumor AEE

11、788HER2,VEGFR2Phase I for advanced s olid tumor EK B 2569EGFR,HER2Phase III f or breast bancer and NSCLC HKI 2272Pan 2HER Phase II f or breast cancer and NSCLC XL647HER2,VEGFR2Phase II f or NSCLCB I B W 2992EGFR /HER2Phase II f or NSCLC and breast cancer PKI 2166EGFR,HER2Phase I for p r ostate and R

12、CC ARRY 2334543EGFR,HER2Phase I for advanced tumors BMS 2599626Pan 2HER Phase I for advanced s olid tumorsAV 2412EGFR Phase I for advanced cancer and refract ory cancerZ D1839(Gefitinib EGFRApp r oved for NSCLC;Phase II 2III f or breast cancer,hepat ocellular cancer,es ophageal cancer,SCCHN e ,brain

13、 and CNS tumors,and other s olid tumors Sorafenib VEGFR,P DGFR App r oved for avanced RCC;Phase I 2II f or s olid tumor SunitinibVEGFR2,P DGFRApp r oved for avanced RCC and GI ST faData comp iled fr om ClinicalTrials 1gov (www 1clinicaltrials 1gov and references 5,57;b Renal cell cancer;c Non 2s mal

14、l cell lung cancer;d Col orectalcancer;e Squa mous cell cancer f or the head and neck;f Gastr ointestinal tract str omal tumor312肿瘤侵袭转移化疗或放疗对早期肿瘤效果较好,因为此时的肿瘤细胞侵袭能力差,易于被杀死,而中晚期肿瘤复发很大程度上是因为有肿瘤细胞转移至其他组织而产生转移性肿瘤。据估计约有90%的癌症病人死于转移性肿瘤,所以要想最大程度的治愈肿瘤就有必要抑制肿瘤细胞的侵袭转移能力。肿瘤转移是指肿瘤细胞从原发部位经远程转移至次发部位的复杂的多步骤过程。肿瘤细胞侵

15、袭转移有多种诱因58,当瘤内缺氧时,会引起Hypoxia 表达,导致与细胞生长、血管生成等相关的信号活化,肿瘤细胞侵袭能力增强;因肿瘤细胞过度生长所产生的机械压力也是诱因之一,压力通过细胞骨架蛋白传至细胞内部,激活特定的基因表达,改变细胞的移动能力。肿瘤细胞完成迁移首先需要获得破坏和重建细胞间及细胞与基质间黏附、破坏基底膜的能力,然后需要提升运动能力,只有这样才能脱离瘤组织束缚,进入循环系统进而侵入其他组织并继续分裂增殖59。细胞内和细胞外的多种细胞因子、蛋白酶、信号转导通路蛋白、受体都参与了肿瘤细胞转移的起始和后继过程,是开发抗肿瘤转移药物的有效靶标。胞内主要是信号通路蛋白与跨膜蛋白,如P

16、I 3K/AKT 、MAPK 、VEGFR 等,胞外包括细胞因子、黏附分子、蛋白酶等,本部分重点介绍胞外情况60。31211糖复合物肿瘤细胞表面常可见的糖蛋白、糖脂等糖复合物,肿瘤组织内也有大量分泌型的糖蛋白。糖复合物被认为在肿瘤转移过程中介导重要的病理过程,如肿瘤细胞黏附、运动等。肿瘤细胞膜表面糖基化作用的改变可通过调节黏附水平易化侵袭性瘤细胞脱离原发瘤组织,还可利用糖复合物配体与凝集素作用,结合在血小板、免疫细胞上,有利于在循环系统中散播60,61。硫酸乙酰肝素糖蛋白(heparan sul phate p r oteoglycans,HSPGs 和趋化因子的结合能促使趋化因子梯度分布形成

17、,易化瘤细胞进、出血管和淋巴管。并且许多肿瘤细胞可产生类肝素酶催化HSPGs 的肝素链水解,其产物不但能促进瘤细胞转移,还能促进生长因子释放,因此抑制类肝素酶活性有助于降低肿瘤转移能力60-62,肝磷酯及其衍生物可抑制类肝素酶活性并阻止HSPGs 水解产物与生长因子相互作用,但副作用明显,为此研究者采用不同的糖单元模拟肝磷酯,还通过简化结构得到了许多种低聚糖形式的抑92第4期陆涛等:肿瘤信号转导通路及相关药物研发的现状与展望(下制剂,其中P I288是酵母细胞膜外硫酸甘露聚糖的衍生物,目前正在进行针对黑色素瘤和多发性骨髓瘤的临床II期试验,同时针对肺癌的临床试验已进行到期63;模拟肝素酶底物水

18、解的过渡态得到了相对分子质量较小的抑制剂,抑制活性达mol/L;除糖类抑制剂外,也有较多非糖类合成抑制剂,抑制活性较高62;此外还有研究者应用腺病毒为载体通过类肝素酶基因反义核苷酸封闭类肝素酶表达64。以肿瘤细胞表面糖蛋白为基础提高机体免疫系统对转移性瘤细胞的杀伤能力也是目前抗肿瘤转移研究的方向之一。以黏蛋白MUC1、MUC16为结合靶标的抗体可抑制肿瘤细胞的增殖和降低侵袭性61。多种以葡聚糖蛋白为抗原来源的肿瘤疫苗也在研发当中,Therat ope疫苗是由合成的黏蛋白相关唾液酸Tn表位(sialyl2Tn,STn和载体分子血蓝蛋白K LH抗原(keyhole li m pet hemocya

19、nin连接组成的疫苗,对晚期转移性乳腺癌的期临床试验表明与对照组相比能提高患者生存率65;以黑色素瘤、成神经细胞瘤细胞表面过度表达的糖鞘酯为抗原来源的肿瘤疫苗也在进行临床试验61。另外从肿瘤细胞表面硫酸软骨素糖蛋白(chondr oitin2 sul phate p r oteoglycans,CSPGs、糖鞘酯过量表达的事实出发,还研究出了能与上述分子特异结合的脂质体载药系统,对肿瘤组织的特异性大大增强66,67。31212细胞黏附分子细胞黏附分子是参与细胞与细胞之间及细胞与细胞外基质(extracellular matrix,EC M之间相互作用的分子,大致可分为5类:钙黏素(cadher

20、in家族、选择素(selectin家族、免疫球蛋白(i m munogl obulin超家族、整合素(integrin家族及其他(如CD4468。肿瘤细胞在侵袭转移过程中会与细胞、胞外基质发生多次解离与黏附,说明黏附分子在肿瘤转移中有重要作用。因此,人们想通过阻断黏附分子之间的作用来达到延缓肿瘤转移甚至治愈肿瘤的目的。3121211整合素/F AK信号转导通路整合素(integrins分布广泛,是一类由,两个亚基以非共价键结合的跨膜异二聚体糖蛋白54。整合素与膜上受体结合后,与胞内肌动蛋白、骨架蛋白等相互作用,形成肌动蛋白应力纤维的膜下终端,再和许多酪氨酸激酶、丝/苏氨酸激酶作用,最终形成聚焦

21、黏着斑(f ocal adhesi on p laques,F AP。其中黏着斑激酶(focal adhesi on kinase,F AK的激活是黏着斑发挥效应的中心,F AK酪氨酸残基磷酸化能通过paxillin、Grb2、Cas、P I3K及ST AT等与信号转导有关的分子,激活MAPK 等多条信号转导通路。近年来研究表明,整合素参与肿瘤转移的多个环节,它通过介导细胞与细胞间的黏附、细胞外基质的降解、肿瘤血管的生成以及肿瘤细胞的凋亡等途径参与肿瘤转移69。抑制整合素与受体的结合可阻止黏着斑激酶活化,起到抗肿瘤转移的效果。根据阻断受体的作用机制不同,可分为抗整合素单克隆抗体和能够封闭整合素

22、结合位点的拮抗剂两类,后者包括基于胞外基质蛋白RG D序列的合成多肽和肽类衍生物以及来源于天然生物毒素的解离素70。目前已进入以抗肿瘤为目标临床研究阶段的整合素拮抗剂都是单抗,合成抑制剂研究进展缓慢,具体见表3。Table3I ntegrin antagonists f or tumor aCompd.Target S tatus quoM200(vol ocixi m ab51Phase II for ovarian cancer,perit oneal neop las m s,stage I V melanomaMED I2522v3Phase II for p r ostate can

23、cer,col orectal cancer,melanoma,malignant metastatic melanomaE MD121974v3v5Phase II for leuke m ia,p r ostate cancer,brain tumor,melanoma(skin,brain and central nervous sys2tem tumorsa Data comp iled fr om ClinicalTrials1gov(www1clinicaltrials1gov3121212选择素选择素(selectin是凝集素的一种,能与其他细胞膜表面的糖复合物结合,介导细胞间黏

24、附,其中L2选择素由淋巴细胞表达,E2选择素由活化的内皮细胞表达,P2选择素由血小板及活化的内皮细胞表达,而静止状态下的内皮细胞内虽有选择素贮存,但并不在细胞膜上表达71。肿瘤细胞需要与血小板、淋巴细胞形成聚合物以逃避免疫细胞的攻击,并需黏附在内皮细胞上才能渗出毛细血管,而选择素与肿瘤细胞膜上过量表达的糖复合物结合正是与血小板、淋巴细胞黏附的关键过程。事实上一些肿瘤细胞还可通过直接或间接释放白介素I L21诱导内皮细胞活化,表达选择素。除在黏附方面的重要作用外,选择素还可介导细胞内某些信号通路的活化,如P2选择素2I gG 融合蛋白与结直肠癌细胞结合后激活胞内MAPK与P I3K/Akt通路,

25、同时还诱导51整合素的表达,另外还发现DR3是E2选择素的新配体,两者结合也能激活MAPK 通路71,72。选择素的配体在翻译后需要进行必要的修饰才能被选择素识别,这些修饰主要是糖基化,少数还需要在糖基化的基础上进行糖链硫酸化修饰。在高尔基体内经由N2乙酰胺基葡萄糖、半乳糖基、唾液酸基和岩藻糖基化等一系列反应完成糖基化修饰,而岩藻糖基转移酶(fucosyl2 transferases,FT所催化的岩藻糖基化是关键的修饰过程,因此催化岩藻糖生成的fucose2generating FX enzy me也是选择素配体生成的关键酶71。考虑到选择素在肿瘤转移中的重要地位及其调节机制,可以通过以下途径

26、进行调控72,73:应用抗体或重组192学报Journal of China Phar m aceutical U niversity 第39卷 配体与肿瘤细胞膜表面的配体竞争选择素,从而破坏肿瘤细胞与血小板、淋巴细胞的黏附。已有的P 2选择素糖蛋白配体1(PSG L 21与免疫球蛋白的重组产物PSG L 212I g 虽然能抑制3种选择素介导的淋巴细胞粘附,但成本太高,已退出临床试验。模拟岩藻糖基化过程的岩藻糖基供体、受体或酶催化过渡态结构抑制FT 。如从85个三唑G DP 化合物库中筛选得到的化合物24能作为N 2乙酰乳糖胺受体分子的FT6非竞争性抑制剂,活性在n mol/L 级。过乙酰化

27、242氟2D 2葡萄糖胺(42F 2Glc NAc 是乳糖胺合成时的竞争性底物,能够提前中断合成过程,使42F 2Glc NAc 出现在最终生成的选择素配体糖复合物中,阻止其与选择素的正常结合。根据配体结构寻找选择素抑制剂,如一种海洋天然产物岩藻糖硫酸软骨素也是P 、L 2选择素的抑制剂74。肝磷酯及低相对分子质量类似物也可作为选择素的抑制剂,但如前所述这类分子同时也具其他作用,可能副作用会比较大。Fucose 2generating FX enzy m 是选择素配体生成的关键酶,针对其采用和FT 抑制剂相似的策略应该也能得到较好的抑制肿瘤转移药物。31213蛋白酶蛋白酶(p r otease

28、s 种类较多,主要分为3个家族75:丝氨酸蛋白酶、基质金属蛋白酶(MMPs 、半胱氨酸蛋白酶,以各种蛋白为底物。肿瘤细胞的侵袭转移需要借助蛋白酶的水解作用破坏EC M,脱离原发组织,进而分布到其他部位;肿瘤转移灶的形成也需要先降解转移组织的EC M,因此这些蛋白酶在肿瘤组织中往往有过量表达,预后不良。MM Ps 是一组锌离子依赖性内肽酶,对EC M 有广泛的降解作用,是调节EC M 动态平衡最重要的酶系,其功能可被体内天然的MM Ps 组织抑制因子(TI M Ps 所抑制。MMPs 对侵袭和转移的意义在于通过水解EC M ,打破其降解平衡,从而使肿瘤细胞突破基底膜和EC M 构成的组织化学屏障

29、,侵袭到周围组织及转移至远处组织。除降解EC M 外,MMPs 还可使某些前体蛋白裂解活化,如活性蛋白酶受体(P AR s 是G 蛋白耦联受体的一个特异性系列,活化后可引起肿瘤细胞黏附、转移等一系列生理活动76,77。MM Ps 的催化活性依赖于锌离子的存在,且TI M Ps 就是通过在锌离子催化区与MM Ps 结合而起到抑制作用,因此人工设计MM Ps 的抑制剂也多以能和锌离子螯合的异羟肟酸衍生物为主。MMPs 抑制剂的研究很多78,79,但真正能成功用于临床的例子很少,目前仅有特异作用于MMP 22、MMP 29的C OL 23(NSC 2683551,在进行针对晚期软组织肉瘤和复发性脑肿

30、瘤的临床期试验80。原因可能是这些抑制剂缺乏选择性,口服生物利用度不好,体内药效下降,与体外预期的不符等。故现在的目标是开发有选择性、疗效好的抑制剂。Rao 等60开发了一种用能表达反义MMP 29和uP AR 的灭活腺病毒转染肿瘤细胞的技术,体外实验表明能有效降低两种蛋白酶的表达及肿瘤细胞的侵袭性,动物实验表明它能减少小鼠肺细胞肿瘤的体积。另外有实验证实利用反义寡核苷酸及小分子RNA 干涉技术阻碍uP AR 表达能抑制动物模型中的口腔癌细胞转移60。31214Rho 信号通路3121411信号通路简介Rho 全称Ras 同系物(ras homo 2l ogue ,是小相对分子质量G 蛋白超家

31、族成员。目前已发现包括Rho (RhoA 、RhoB 、RhoC 、Rac 、Cdc42的3个亚家族共22种成员蛋白。Rho 蛋白能够与G DP /GTP 结合和水解GTP 为GTP 酶,使其在活性型与失活型之间循环。调节这个循环过程的3类重要蛋白是:鸟苷酸交换因子(gua 2nine 2nucleotide exchanging fact ors,GEF S ,催化G DP 的释放和GTP 的结合,活化Rho GTP 酶。GTP 酶活化蛋白(GTPase activating p r otein,G AP ,作为负向调节因子加速Rho GTP 酶的水解,使Rho GTP 酶由活性状态变为无活

32、性状态。G DP 解离抑制因子(G DP diss ociati on inhibit or,G D I ,阻止G DP 从Rho GTP 酶上分离,抑制Rho GTP 酶活性。这种GTP 和G DP 之间的转换引起了下游效应分子的激活,同时也引起了细胞的应答,在细胞的信号转导通路中起着重要作用81。近来研究发现,Rho 家族成员在多种肿瘤组织中呈高表达,并且与肿瘤的侵袭转移密切相关82。Rho 亚家族蛋白是通过其下游效应分子调节细胞骨架的活动,参与调控肿瘤细胞转移。Rho 蛋白的下游效应分子有多种,Rho 相关卷曲螺旋形成蛋白激酶(Rho ass ociatedcoiled coil for

33、 m ing p r otein kinase,ROCK 是其中之一,属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族成员。ROCK 接受Rho 转导的活化信号后,Ser854和Thr697发生磷酸化而被激活,介导下游一系列磷酸化/脱磷酸化反应83。另外T 淋巴瘤侵袭转移诱导因子1(T 2ly mpho ma invasi on and metastasis 1,Tia m1是Rho A 、Rac1和Cdc42等Rho 样GTPase 的鸟核苷酸交换因子,主要通过Tia m12Rac 介导的各种信号转导途径实现信号调控,具有调节细胞骨架结构重组,影响细胞的形体极化过程,促进细胞运动和迁移,参与基因表达调控、细胞

34、增殖与凋亡等生物学功能。研究表明:Tia m1过度表达与肿瘤的侵袭转移密切相关,其分子生物学基础主要基于Tia m 与肿瘤“细胞骨架2黏附分子2细胞外基质”跨膜系统的相互作用84。一类与Ras 相似的鸟苷酸结合蛋白(Ras 2like guanyl nucleo 2tide 2binding p r oteins,RALA and RALB 由于与肿瘤发展关系密切,近来也受到了广泛关注85。21412相关抑制剂由于Rho GTP 酶与肿瘤侵袭转移密切相关,Rho GTP 酶及其下游靶效应分子可能成为抑制肿瘤转移的重要靶点。开发抑制Rho GTP 酶活性的药物可从以下几方面考虑86-88:与Ra

35、s 蛋白相似,抑制Rho 蛋白羧基端的法呢基修饰可抑制Rho 蛋白的活性,相关抑制剂已在前文述及。抑制鸟苷酸交换因子GEFs 的活性或者阻断Rho 与GEFs 的反应,如NSC23766是虚拟筛选出来292第4期陆涛等:肿瘤信号转导通路及相关药物研发的现状与展望(下的化合物,能够阻止GEFs与Rac结合86。直接抑制Rho蛋白,从而使G DP与GTP不能正常交换,或使Rho蛋白与下游靶效应分子不能结合。另外还可特异性抑制Rho GTP酶的下游靶效应分子ROCK等,如ROCK抑制剂Y227632可降低恶性肿瘤细胞的侵袭能力,改变肿瘤细胞侵袭相关性质89。此外m igrastatin是来自链霉菌的

36、天然抗生素,自2000年首次报道它能抑制肿瘤细胞转移以来,出现了一批以其为模板改造而来的大环内酯酮化合物,该类化合物能影响Rho蛋白功能,但具体作用于Rho本身还是其上游激活途径尚不清楚88。31215趋化因子及其受体趋化因子(che mokine是一类低相对分子质量蛋白,对多种细胞(白细胞、肿瘤细胞等具有趋化作用的细胞因子,通常在炎症或免疫反应过程中活动频繁。趋化因子通过与细胞表面的趋化因子受体结合,引发胞内信号传导,促使细胞作定向运动。大多数趋化因子在氨基酸序列上都含有4个保守的半胱氨酸(cysteine,C,按其前两个半胱氨酸的排列可将其分为4个亚族,即CXC、CC、C和CX3C 趋化因

37、子(X代表其它氨基酸,哺乳动物体内的趋化因子大多属于CXC和CC两个亚族。趋化因子受体为G蛋白偶联受体,目前至少已鉴定出19种,如CXCR1CXCR6、CCR1CCR11、XCR1和CX3CR1。除免疫细胞外,其他正常组织细胞表面的趋化因子表达量微乎其微,而肿瘤细胞表面则常有趋化因子受体高度表达,如人黑色素瘤细胞膜表面表达CCR7与CXCR4, CXCR4还可见于乳腺癌和结直肠癌细胞。实验表明表达趋化因子受体的肿瘤细胞更易于转移至趋化因子分泌旺盛的肺和淋巴组织等90。事实上趋化因子对于肿瘤细胞就如同不断发出的“召集令”一样,召集肿瘤细胞向趋化因子富集的组织转移,而不仅限于肝或淋巴组织。为消除趋

38、化因子及其受体对肿瘤转移的促进作用,研究者设计了CXCR4的抗体,裸鼠模型实验显示应用CXCR4抗体可抑制肿瘤转移及血管生成90。AMD3100是CXCR4的非肽类拮抗剂,最初被用于H I V治疗,现正在研究其抗肿瘤作用91。实际上对抗趋化因子受体本来用于治疗H I V,并且取得了较大成功,随着趋化因子受体在肿瘤转移中重要作用的不断体现,可以预见必然会重新考察现有抗趋化因子型H I V抑制剂对肿瘤的疗效。另外趋化因子CC L21的抗体能阻止CCL21与其受体CCR7结合,抵消CCR7的促转移能力90。4DNA/RNA与染色体调节DNA是细胞内一切活动的最终调控者,目前学术界对肿瘤发生机制的认识

39、逐渐趋于一致,即因内外环境因素诱导细胞内DNA突变或染色质倍增,细胞中的原癌基因活化,遗传行为异常是肿瘤产生的根源。肿瘤细胞内的染色体、DNA总是异于正常细胞,如染色体状态改变、染色质倍数扩增、基因突变缺失、基因甲基化状态异常等,这些异常现象表现为增殖等相关蛋白的过度表达等,过量的转录因子也以正反馈的方式促进癌基因的转录,加速肿瘤进程。因此从核内的异常机制出发,寻找能有效阻断该过程的策略也是当今肿瘤治疗的热点方向。由于核内调控机制复杂,限于篇幅下面仅就一些典型的核内异常现象及相关药物的研发策略作一介绍。411染色质调节HDAC通路41111HDAC和HAT的动态调节组蛋白乙酰化酶(HAT和组蛋

40、白去乙酰化酶(HDAC是真核细胞中控制染色质中组蛋白尾部乙酰化水平的两个家族,核心组蛋白氨基末端尾部包含的赖氨酸残基,是HAT和HDAC乙酰化和去乙酰化底物,赖氨酸残基的2氨基的乙酰化和去乙酰化,代表控制基因表达的主要分子表观遗传机制92。HAT催化乙酰辅酶A上的乙酰基转移到组蛋白N2末端赖氨酸残基,中和正电荷,使DNA与组蛋白之间的相互作用减弱,染色体呈转录活性的松散状态,有利于转录因子与DNA结合。HDAC与HAT活性竞争,催化组蛋白赖氨酸残基的去乙酰化,使组蛋白带正电荷,与带负电荷的DNA紧密结合,导致染色体结构聚集和基因转录抑制。HDAC和HAT的动态平衡对真核细胞中基因转录和基因表达

41、有准确的调节作用,而两者的不平衡带来细胞增殖和分化的失调,容易引发肿瘤并对肿瘤发展起到促进作用92,93。41112HDAC抑制剂通过抑制HDAC活性,阻碍组蛋白的去乙酰化,可使组蛋白高度乙酰化,使染色体处于松散状态,促进转录因子和DNA结合,从而使被抑制的基因能够表达,诱导肿瘤细胞的分化,提高放化疗的敏感性,发挥治疗肿瘤的作用92-94。HDAC的催化区由390个氨基酸残基组成,其活性区域为一个底部较宽的弯曲管状口袋,通过电荷传递移去乙酰基,其中一个重要部分是口袋底部的锌离子结合位点,对该位点的锌离子进行螯合是HDAC抑制剂作用机制中的一个重要因素92,93。早期的HDAC抑制剂通常是来自微

42、生物的天然产物,如第一个抑制剂丁酸钠,是细菌发酵产生的短链脂肪酸,还有TS A是来自链霉菌的代谢产物。根据结构HDAC抑制剂可分为6类93,95,96:异羟肟酸衍生物,包括TS A、S A2 HA等;环肽类抑制剂,如FK2228、Trapoxin等;短链脂肪酸类,如苯丁酸、维甲酸等;合成的吡啶氨基甲酸盐衍生物,如M S2275;合成的苯甲酰胺衍生物,如C I2994;酮类,如三氟甲基酮。这些化合物通常含有极性末端,与催化口袋的锌离子螯合,其他部分通过活性位点的连接单元发挥作用,占据酶的活性区,阻止底物靠近锌离子从而抑制HDAC的活392 性。临床上广泛使用的是短链脂肪酸如丁酸,但这类化合物是非

43、特异性的,有较大的毒副作用,在体内很难达到有效的抑制浓度。因此特异和低毒的HDAC抑制剂是目前研究的重点。Table4HDAC inhibit ors aCompd1Target S tatus quoR2306465HDAC Phasef or cancerCG2781HDAC Phasef or cancerS B2939HDAC Phase I for cancerLBH2589HDAC Phasef or ly mphoma,myel oma,leukae m iaMS2275HDAC Phasef or melanoma,p r ostate cancerFK2228HDAC Pha

44、sef or ly mphoma,p r ostate cancer,renal cancer,pancreatic cancerMGCD20103HDAC Phasef or leukae m ia,ly mphoma,myel odys p lastic syndr ome,pancreatic cancerVP2101HDAC Phasef or myel odys p lastic syndr ome,leukae m ia,brain,p r ostate,col orectal cancerPXD2101HDAC Phasef or myel odys p lastic syndr

45、 ome,leukae m ia,ly mphoma,mes otheli oma,ovarian,melanoma,bladder Cancer S AHA HDAC App r oved for T2cell ly mphomaa Data comp iled fr om Phar m a P rojects412DNA甲基化调节DNMT(DNA methyltransferase 41211DNA甲基化与DNA甲基转移酶DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶(DNA methyl2 transferase,DNM T的催化下,在胞嘧啶的5位碳原子引入一个甲基,使之变成52甲基胞嘧啶(52mC

46、的化学修饰过程。DNA的甲基化并不改变基因的碱基序列,而是影响基因的表达。目前认为,DNMT家族至少包括DNM T1、DN2 MT2、DNMT3a和DNMT3b4个成员。DNM T1是最早发现的DNMT,是DNMT家族中最为重要的一员,起着维持甲基化的作用,即根据亲本链上特异的甲基化位点,在DNA半保留复制出的新生链相应的胞嘧啶上进行甲基化修饰的过程。DNMT2的氨基酸序列与原核生物和真核生物DNMT 部分高度同源,但其缺乏DNMT1和DNMT3的N2端调节区,故认为DNMT2不具备催化CpG位点甲基化的作用。DNM T3亚家族包括DNMT3a和DNMT3b两个成员,它们的功能主要是参与从头甲

47、基化,即在没有甲基化的DNA双链上进行甲基化,从头甲基化完成后就由维持甲基化来维持其稳定的甲基化状态。因此正常甲基化模式的建立需要DNM T3、DNM T1的共同作用,DNMT1是DNMT3启动子CpG岛核苷酸从头甲基化的保证,而DNM T3则使甲基化水平提高到正常需要水平97,98。41212DNA甲基化与癌症大量研究表明,肿瘤细胞的DNA甲基化模式发生的异常改变主要表现在基因组的整体低甲基化和特殊部位(主要是CpG岛的高甲基化,并可通过影响癌基因和抑癌基因的表达以及基因组的稳定性而参与肿瘤的发生和发展,且认为这种非正常甲基化模式是肿瘤细胞重要的表遗传学特征97,98。研究发现,DNM T在

48、多种肿瘤中的表达明显上调,而且往往先于甲基化模式异常,因而是肿瘤细胞特征性的早期分子改变97-100。DNMT活性增加可以促进甲基化的胞嘧啶脱氨基,引起胞嘧啶转变为胸腺嘧啶的速度加快,促进DNA点突变的发生,并可使肿瘤抑制基因高甲基化而“基因沉默”。因此DNMT活性增加可以通过DNA高甲基化和促进突变等机制参与肿瘤的发生发展。然而,基因的过低甲基化也与肿瘤发生有一定关系,目前普遍认为DNA低甲基化引起肿瘤发生主要是由于低甲基状态可导致染色体不稳定,从而导致DNA突变率增加;同时原癌基因中低甲基化也可使其易于活化,形成突变热点,诱导细胞恶变。41213DNMT抑制剂正常人体细胞基因不受CpG岛甲

49、基化的控制,因此调整异常甲基化状态不影响正常细胞中基因的表达;而且甲基化异常所致沉默的基因对甲基化抑制剂敏感,易重新活化,为去甲基化治疗提供了理论基础,成为利用表遗传方法治疗肿瘤的新靶点。DNMT抑制剂就其作用部位来分,主要有二类:一类是富GC区的DNA嵌入剂,另一类是直接作用于DNM T的抑制剂。传统的直接作用于DNMT抑制剂主要是核苷类似物,如52氮杂胞苷、地西他滨等,两者均以骨髓增生异常综合征为主要适应症。由于传统核苷类抑制剂存在水溶性差、副作用大的缺点,近年来又出现了一些新的抑制剂,如普鲁卡因及其类似物、没食子儿茶素没食子酸酯、肼屈嗪、Psa mmap lin A(二硫醚结构等。虽然这

50、些物质具有潜在的抑制活性,但这并不是它们的唯一作用,缺乏对DNMT的选择性,而且尚未证实它们是否对DNMT有直接作用92,97。值得注意的是,Siedlecki等101应用同源模建出的DNM T三维模型对虚拟化合物库筛选,得到了具有抑制活性的化合物,而且结构属非核苷类,由此说明DNMT新型抑制剂开发还有很大潜力,计算机辅助技术有助于本类抑制剂的设计与发现。413转录因子p5341311p53与肿瘤作为转录因子p53能与相应顺式作用元件结合而介导其下游基因的开放与关闭,在细胞的生长、分化、衰老、应激等生命过程中起着重要的调控作用,而且与细胞内的其他信号转导间存在着错综复杂的相互联系。p53抑制肿

51、瘤的机制非常复杂,其生物学效应主要包括细胞周期负调控、DNA复制与修复、细胞凋亡、抑制血管生成以及应激反应等。以p53为中心的信号转导在肿瘤细胞中多处于异常状态,可能是通过p53基因突变(60%的肿瘤,也可能是由于p53上游和下游细胞信号的缺失102,103。p53通路能够被多种应激信号激活,如DNA损伤、缺氧刺激、三磷酸核糖核苷酸损耗、原癌基因的激活等。这些信号刺激改变正常细胞周期进程或诱导基因组突变,导致正常细胞转变为癌细胞。依赖于组织类型和细胞损伤的范围,激活的p53蛋白调控细胞周期修复损伤DNA,或者启动细胞的程序死亡过程,防止细胞的恶性转化。p53是目前发现的与人类肿瘤发病相关性最大

52、的抑癌基因之一,主要通过两条途径诱导细胞凋亡:p53作为转录因子,促进细胞凋亡的靶基因的表达上调,如P UMA、NOXA、P I D D、p53A I P1、COP1等,并通过这些蛋白参与内源和外源凋亡途径;另一方面,p53也可以不依赖于它的转录活性而直接诱导细胞死亡104,胞浆中的p53能转位到线粒体,激活内源性的线粒体途径,促使肿瘤细胞凋亡。41312与p53有关的治疗4131211p53基因疗法43,105近年来肿瘤的基因治疗取得了很大的进展,针对与肿瘤发病密切相关的p53的基因治疗已成为研究热点。p53基因治疗的关键是恢复野生型p53(wild2type p53,wt p53的表达或封

53、闭变异型p53(mu2 tant2type p53,m t p53表达。通常以逆转录病毒、腺病毒和脂质体等为载体,将wt p53基因导入体内。研究证实,在肿瘤细胞内导入wt p53基因能诱导细胞周期停滞,促使肿瘤细胞发生凋亡,并抑制肿瘤血管生成,致使多种不同起源的肿瘤细胞发生凋亡、肿瘤消退。如I N G N2234、I N G N2201就是以腺病毒为载体的wt p53,其中I N G N2201已完成临床期试验,即将完成上市前期工作;SGT253以质粒作为wt p53载体,也已进入I期临床。我国在基因治疗方面虽然介入较晚,但也取得了可喜的成果,以腺病毒为载体的重组p53基因Gendicine

54、已在我国上市,应用前景广阔。此外wt p53基因疗法联合化疗、放疗也取得了很好的临床效果。4131212诱导wt p53活化诱导活性p53浓度增加最直接的方法就是阻止p53与md m22的结合,因为后者能抑制p53与DNA结合且介导蛋白酶体对p53的降解。早在1997年,Bottger等106就利用这一策略合成了一种能和md m22竞争结合p53的小分子肽类化合物,并且该肽与p53的结合还可活化p53。Vassilev等41发现了一类能将p53与md m22中的p53置换出来的小分子化合物,它们能恢复表达wt p53,使肿瘤细胞内的wt p53水平恢复正常,但对wt p53缺失的肿瘤细胞无效。

55、另外一种调节p53活性的方法与多胺有关,实验表明合成的多胺类化合物能活化多种肿瘤细胞系内的p53107。细胞内的多胺化合物能通过复杂的信号通路调节细胞生长,多胺类似物调节p53活性的作用可能是由于它们能够提高p53mRNA水平,促进p53生成。4131213重新活化m t p53m t p53虽然都丧失或部分丧失了wt p53的功能,但有些m t p53的异常并非不可逆转,即可以通过药物干扰m t p53的构象变化,使其也能行使m t p53的职能43。m t p53之所以不具有正常功能在于C端调控其与DNA结合的结构域发生变化,该结构域构象改变后将阻止p53接近DNA。因此研究者通过单抗、小

56、分子化合物与该结构域作用,增强结构稳定性,逆转m t p53的作用。但这种方法有一个不容忽视的缺陷:在不同肿瘤细胞中p53发生的变异情况不尽相同,C端调控域构象也表现出特异性,如果想取得可信的治疗效果,必须针对调控域构象的共同点设计发现药物,否则该类药物普遍应用的可能性将受到质疑105。414转录因子NF2B信号转导通路41411NF2B及其激活途径108-110NF2B(nuclear fact or kappa B是由Rel/NF2B家族多肽成员所形成的一组二聚体形式的转录因子的统称,Rel/ NF2B家族成员包括NF2B1(p50及其前体p105、NF2B2 (p52及其前体p100、R

57、el(c2Rel、Rel A(p65,或NF2B3、Rel B蛋白,v2Rel以及果蝇蛋白dorsal和D if。在人类,最先被确认且最为重要的NF2B是p50/Rel A(p50/p65,即通常所说的NF2B。NF2B的抑制分子称为IB,是一种抑制蛋白,其主要功能是对NF2B的活化起调控作用。表现在覆盖NF2B 的核定位信号,阻止其活化转移入细胞核。另外还可以在细胞核内阻碍NF2B与DNA结合,甚至解离NF2B与DNA复合物。在非激活状态下,NF2B二聚体在胞浆内以无活性的形式存在,此时它与IB非共价结合成复合物使其无法进入细胞核发挥作用。IB主要有IB、IB、IB、IB(p105、IB(p100和Bcl23。当NF2B受到外界刺激时,如细胞因子、病原体和辐射诱发的DNA双链断裂,NF2B诱导性激酶(NF2B indu2 cing kinase,N I K被激活。N I K激活IB激酶(IB kinase, I KK,I KK进一步使p50/p65/IB三聚体上的IB亚基的Ser32和Ser36残基磷酸化。磷酸化的IB在泛素连接酶作用下进一步泛素化,使IB发生构象改变,被ATP依赖性26S蛋白酶体识别并降解。于是,受