抗癌药物ANTICANCER DRUGS NMR LAB,USTC课件

抗癌药物Anticancerdrugs参考书目：抗癌药物的化学与药理学，原著DavidE.Thurston，主译刘吉成，人民卫生出版社，2008Tumor/neoplasm:非正常组织团块导致的细胞过度增殖，组织异常生长。控制细胞生长机制失控。Cancer:单个/多个细胞生长失去控制的疾病。一般根据其产生部位的组织类型命名Facts:死亡率居第二位1/3一生中患癌症，全球约2200万患者，每年新增约1000万¼因癌症而死亡，主要死因是原发性肿瘤通过细胞转移机制扩散(metastasis)治疗费用昂贵，~10万美元/年/人（美国）主要治疗手段为手术、放射治疗和化学治疗，unmetmarket抗癌药物Anticancerdrugs参考书目：抗癌药物的1Oncogenes:致癌基因Tumorsuppressorgenes:肿瘤抑制基因，如p53Tumorigenesis:多步骤，基因在不同位点发生修饰，点突变/chromosomaltranslocations同时满足6种变化(Weinberg)生长信息自足/对生长抑制信息不敏感/对细胞凋亡的规避/复制潜能失去控制/持续的血管形成/组织侵犯和转移致癌因素：内因：突变/DNA插入或缺失/表观遗传改变/转录或翻译机制失误/遗传外因：病毒（EB）/细菌感染/化学污染（氯乙烯，石棉）/a,b,g,X射线，UVC抗癌药物分类：作用于DNA的药物（氮芥，1940s)抗代谢药（甲氨蝶呤，1950s)抗微管蛋白剂（紫杉醇、长春碱，1990s)分子靶向药物（Gleevec,2000s)Oncogenes:致癌基因抗癌药物分类：21.直接作用于DNA的药物干扰DNA的合成加工细胞凋亡（非选择性，毒性）烷化剂:用化学性质活泼的化合物亲电中心与DNA亲核中心共价键结合烷化剂以烷基取代集团中的氢原子，使DNA断裂或使复制时碱基配对错码，DNA结构功能损坏细胞死亡Dacarbazine:治疗黑色素瘤1.直接作用于DNA的药物干扰DNA的合成加工细胞凋亡3Temozolomide（1990后）治疗恶性胶质瘤和黑素瘤，高F,可进入CNS，DNA大沟处G甲基化，稳定的小分子CO2和N2推动反应机理推测：DNA修饰中，Mismatchrepairenzymes(MMRs)检测出O6-MeG-T，不断切除错误的T,置换为T,死循环激活细胞周期中止（MMRs活性低的细胞系对Temozolomide耐受）MMRs活性缺失时：细胞释放O6-alkylgunine-DNA-alkyltransferase，定量清除O6的药物修饰耐药性Temozolomide（1990后）治疗恶性胶质瘤和黑素瘤4ET-743,Yondelis,使双螺旋向大沟处弯曲抑制细胞周期（nonp53-dependentapotosis)和TC-NER途径，形成失活的核酸酶/ET-743/DNA复合物无法修复的DNA单链断裂，细胞周期停滞于G2期+DNA合成抑制；抑制c-jun,c-fos等基因表达选择性阻断人恶性肉瘤细胞MDR1(multidrugresistancegene,MDR1)的转录活性。ET-743,Yondelis,使双螺旋向大沟处弯曲5交联剂不同长度的化学桥连接两个DNA烷化集团，在同一条/两条互补链上碱基烷化。耐药性：DNA修复酶识别交联导致的DNA螺旋变形，切除该加和物。氮芥chlormethineChlorambucil,苯环吸电子基降低Cl活性，药效最慢，毒性最小发现源于芥子气，淋巴抑制，白血球明显减少。毒性大，DNA水平无选择性交联剂不同长度的化学桥连接两个DNA烷化集团，在同一条/两条6其他类氮芥提高靶向性，以天然物为载体，提高选择性Melphalan氨基毒性酰化后疗效相同，毒性低Prednimustine（治疗淋巴瘤）一些肿瘤细胞中存在甾类激素受体烷化剂和激素双重作用，选择性好其他类氮芥MelphalanPrednimustine（治疗7Cyclophosphamide环磷酰胺抗癌谱广，磷酰胺不稳定，在pH4.0-6.0水溶液中遇热水解（早期认为是氮芥Prodrug)强吸电子基，降低N原子亲核性，体外无活性，体内代谢生成磷酰氮芥，强烷化剂（生物前体型药物）对肿瘤细胞选择性强，毒性低丙稀醛可由美司钠中和Cyclophosphamide抗癌谱广，磷酰胺不稳定，在p8环磷酰胺合成环磷酰胺合成9氮丙啶类Thiotepa前药，P450转化Diaziquone丝裂霉素-C，Mitomycin-C1958年从Streptomycescaespitosus培养液中提取的光谱抗肿瘤抗生素作用基团：醌、氮丙啶、氨基甲酸酯DNA小沟G的N2优先形成加合物肿瘤中心血供不足而含氧量低，可选择性发生醌基还原。治疗上消化道癌，乳腺癌，浅表膀胱肿瘤水溶液不稳定，酸碱高温下加速分解氮丙啶类ThiotepaDiaziquone丝裂霉素-C，M10甲磺酸酯类(非氮芥类烷化剂）白消安busulfan甲磺酸酯类(非氮芥类烷化剂）白消安busulfan11亚硝基脲类（nitrosoureas)Carmustine易通过BBB，可治脑瘤酸性下稳定，碱性条件分解生成CO2亚硝基使N原子与相邻羰基之间的键不稳定，分解生成亲核性试剂，DNA产生烷基化lomustineRanimustine易透过BBB，对骨髓有抑制毒性以糖为载体，增加水溶性，降低毒性亚硝基脲类（nitrosoureas)Carmustinel12铂配合物1960s偶然发现,Rosenberg在含E-coli的发电细胞中铂金电场中有顺铂化合物，能阻止细胞分裂。细胞毒性，对肿瘤有抑制作用顺铂Cisplatin共平面，反式无效;固态、室温稳定，水溶液中不稳定，能逐渐水解和转化为反式，并生成有毒的低聚物，加热170o转化为反式，270o分解结合长春碱治疗睾丸癌完全缓解率59%，卵巢癌30%活泼离子与DNA分子两个嘌呤碱基络合形成螯合物，嵌在DNA上，使DNA断键，顺式与DNA作用，反式无效铂配合物1960s偶然发现,Rosenberg在含E-co13卡铂Carboplatin毒性小，水溶性好治疗晚期卵巢癌和小细胞肺癌耐受更好，骨髓移植更明显Oxaliplatin,治疗转移性结直肠癌剂量限制性毒性顺铂的结构改造卡铂CarboplatinOxaliplatin,治疗转移14序列选择性DNA交联剂SJG-136(PhaseII，卵巢癌等)Pyrrolobenzodiazepine二聚体GATCCTAGSJG-136的亚氨基团和G的N2共价结合，在DNA小沟形成链间交联。很少有分子暴露在沟外，无螺旋结构扭曲，避免DNA修复酶对加合物的识别。Bizelesin,SJG-136类似物，经化学转化失去Cl形成双环丙烷和醌。跨间距6bp,交联反向DNA的两个A的N3部位。严重骨髓抑制序列选择性DNA交联剂SJG-136(PhaseII，卵15DNA嵌入剂Doxorubicin广谱抗癌结构形状扁平，由三至四个合并芳香环组成，嵌入DNA分子，平面集团与螺旋的轴线垂直并通过氢键和范德华力与上下碱基对相互作用。许多优先选择富含GC序列机制1：结合DNA，干扰DNA转录等过程机制2：结合DNA与拓扑异构酶，片段断裂机制3：结合细胞膜，改变膜流动性和离子通道，干扰细胞内生化平衡毒性：半醌结构行车导致自由基或羟基产生，螯合Ca2+,Fe2+,DNA和细胞损伤，心脏毒性DaunorubicinAclarubicinDNA嵌入剂Doxorubicin广谱抗癌结构形状扁平，由三16epirubicinIdarubicin,theonlyoral/IVdruginanthracyclines三环类：Mitoxantrone,优先结合富含GCDNA被切开Dactinomycin放线菌素DepirubicinIdarubicin,theonly17Dactinomycin,吩噁嗪环嵌入DNAGC环肽位于DNA小沟Dactinomycin,18DNA切割剂序列选择性的结合肿瘤细胞的DNA，使DNA链断裂嵌入DNA，sulfonium结合DNA磷酸盐残基Fe（II）离子复合物和氧作用产生自由基，导致单/双链断裂药物摄取/与DNA/组蛋白成氢键DNA切割剂序列选择性的结合肿瘤细胞的DNA，使DNA链断裂19DNATopoisomerasesinhibitorsDNA拓扑异构酶参与DNA分裂、退火和拓扑状态，催化形成染色体DNA的超螺旋和解旋。若DNA不解旋，信息转录终止，相关蛋白不能合成，细胞死亡。TopoI在DNA单链上造成瞬时缺口，Pi和酶的Y结合，旋转释放DNA超螺旋压力，重新连接两端。TopoII同时剪除双链DNADNA拓扑异构酶的抑制，可中断DNA的复制/转录，抗肿瘤药物的重要靶点肿瘤细胞生长/繁殖>>正常细胞选择性毒性DNATopoisomerasesinhibitorsD20喜树碱camptothecinTopoIinhibitor共价结合topoI/DNA断裂复合物碱性水溶液中内酯开环毒性大，水溶性差Topotecan,加入羟基和二甲氨基增加溶解度。中性条件内酯开环，无活性。S期TopoIinhibitors代谢Irinotecan,前药，S期SN-38细胞毒性200~2000X喜树碱camptothecinTopotecan,加入羟基21TopoIIinhibitorsPodophyllotoxin鬼臼毒素美国mandrake根茎提取的生物碱Etoposide治疗支气管小细胞癌，效果最好抑制TopoIIa,TopoIIbteniposideAmsacrine有效性/毒性类似doxorubicinTopoIIinhibitorsPodophylloto22抗癌药物Anticancerdrugs参考书目：抗癌药物的化学与药理学，原著DavidE.Thurston，主译刘吉成，人民卫生出版社，2008Tumor/neoplasm:非正常组织团块导致的细胞过度增殖，组织异常生长。控制细胞生长机制失控。Cancer:单个/多个细胞生长失去控制的疾病。一般根据其产生部位的组织类型命名Facts:死亡率居第二位1/3一生中患癌症，全球约2200万患者，每年新增约1000万¼因癌症而死亡，主要死因是原发性肿瘤通过细胞转移机制扩散(metastasis)治疗费用昂贵，~10万美元/年/人（美国）主要治疗手段为手术、放射治疗和化学治疗，unmetmarket抗癌药物Anticancerdrugs参考书目：抗癌药物的23Oncogenes:致癌基因Tumorsuppressorgenes:肿瘤抑制基因，如p53Tumorigenesis:多步骤，基因在不同位点发生修饰，点突变/chromosomaltranslocations同时满足6种变化(Weinberg)生长信息自足/对生长抑制信息不敏感/对细胞凋亡的规避/复制潜能失去控制/持续的血管形成/组织侵犯和转移致癌因素：内因：突变/DNA插入或缺失/表观遗传改变/转录或翻译机制失误/遗传外因：病毒（EB）/细菌感染/化学污染（氯乙烯，石棉）/a,b,g,X射线，UVC抗癌药物分类：作用于DNA的药物（氮芥，1940s)抗代谢药（甲氨蝶呤，1950s)抗微管蛋白剂（紫杉醇、长春碱，1990s)分子靶向药物（Gleevec,2000s)Oncogenes:致癌基因抗癌药物分类：241.直接作用于DNA的药物干扰DNA的合成加工细胞凋亡（非选择性，毒性）烷化剂:用化学性质活泼的化合物亲电中心与DNA亲核中心共价键结合烷化剂以烷基取代集团中的氢原子，使DNA断裂或使复制时碱基配对错码，DNA结构功能损坏细胞死亡Dacarbazine:治疗黑色素瘤1.直接作用于DNA的药物干扰DNA的合成加工细胞凋亡25Temozolomide（1990后）治疗恶性胶质瘤和黑素瘤，高F,可进入CNS，DNA大沟处G甲基化，稳定的小分子CO2和N2推动反应机理推测：DNA修饰中，Mismatchrepairenzymes(MMRs)检测出O6-MeG-T，不断切除错误的T,置换为T,死循环激活细胞周期中止（MMRs活性低的细胞系对Temozolomide耐受）MMRs活性缺失时：细胞释放O6-alkylgunine-DNA-alkyltransferase，定量清除O6的药物修饰耐药性Temozolomide（1990后）治疗恶性胶质瘤和黑素瘤26ET-743,Yondelis,使双螺旋向大沟处弯曲抑制细胞周期（nonp53-dependentapotosis)和TC-NER途径，形成失活的核酸酶/ET-743/DNA复合物无法修复的DNA单链断裂，细胞周期停滞于G2期+DNA合成抑制；抑制c-jun,c-fos等基因表达选择性阻断人恶性肉瘤细胞MDR1(multidrugresistancegene,MDR1)的转录活性。ET-743,Yondelis,使双螺旋向大沟处弯曲27交联剂不同长度的化学桥连接两个DNA烷化集团，在同一条/两条互补链上碱基烷化。耐药性：DNA修复酶识别交联导致的DNA螺旋变形，切除该加和物。氮芥chlormethineChlorambucil,苯环吸电子基降低Cl活性，药效最慢，毒性最小发现源于芥子气，淋巴抑制，白血球明显减少。毒性大，DNA水平无选择性交联剂不同长度的化学桥连接两个DNA烷化集团，在同一条/两条28其他类氮芥提高靶向性，以天然物为载体，提高选择性Melphalan氨基毒性酰化后疗效相同，毒性低Prednimustine（治疗淋巴瘤）一些肿瘤细胞中存在甾类激素受体烷化剂和激素双重作用，选择性好其他类氮芥MelphalanPrednimustine（治疗29Cyclophosphamide环磷酰胺抗癌谱广，磷酰胺不稳定，在pH4.0-6.0水溶液中遇热水解（早期认为是氮芥Prodrug)强吸电子基，降低N原子亲核性，体外无活性，体内代谢生成磷酰氮芥，强烷化剂（生物前体型药物）对肿瘤细胞选择性强，毒性低丙稀醛可由美司钠中和Cyclophosphamide抗癌谱广，磷酰胺不稳定，在p30环磷酰胺合成环磷酰胺合成31氮丙啶类Thiotepa前药，P450转化Diaziquone丝裂霉素-C，Mitomycin-C1958年从Streptomycescaespitosus培养液中提取的光谱抗肿瘤抗生素作用基团：醌、氮丙啶、氨基甲酸酯DNA小沟G的N2优先形成加合物肿瘤中心血供不足而含氧量低，可选择性发生醌基还原。治疗上消化道癌，乳腺癌，浅表膀胱肿瘤水溶液不稳定，酸碱高温下加速分解氮丙啶类ThiotepaDiaziquone丝裂霉素-C，M32甲磺酸酯类(非氮芥类烷化剂）白消安busulfan甲磺酸酯类(非氮芥类烷化剂）白消安busulfan33亚硝基脲类（nitrosoureas)Carmustine易通过BBB，可治脑瘤酸性下稳定，碱性条件分解生成CO2亚硝基使N原子与相邻羰基之间的键不稳定，分解生成亲核性试剂，DNA产生烷基化lomustineRanimustine易透过BBB，对骨髓有抑制毒性以糖为载体，增加水溶性，降低毒性亚硝基脲类（nitrosoureas)Carmustinel34铂配合物1960s偶然发现,Rosenberg在含E-coli的发电细胞中铂金电场中有顺铂化合物，能阻止细胞分裂。细胞毒性，对肿瘤有抑制作用顺铂Cisplatin共平面，反式无效;固态、室温稳定，水溶液中不稳定，能逐渐水解和转化为反式，并生成有毒的低聚物，加热170o转化为反式，270o分解结合长春碱治疗睾丸癌完全缓解率59%，卵巢癌30%活泼离子与DNA分子两个嘌呤碱基络合形成螯合物，嵌在DNA上，使DNA断键，顺式与DNA作用，反式无效铂配合物1960s偶然发现,Rosenberg在含E-co35卡铂Carboplatin毒性小，水溶性好治疗晚期卵巢癌和小细胞肺癌耐受更好，骨髓移植更明显Oxaliplatin,治疗转移性结直肠癌剂量限制性毒性顺铂的结构改造卡铂CarboplatinOxaliplatin,治疗转移36序列选择性DNA交联剂SJG-136(PhaseII，卵巢癌等)Pyrrolobenzodiazepine二聚体GATCCTAGSJG-136的亚氨基团和G的N2共价结合，在DNA小沟形成链间交联。很少有分子暴露在沟外，无螺旋结构扭曲，避免DNA修复酶对加合物的识别。Bizelesin,SJG-136类似物，经化学转化失去Cl形成双环丙烷和醌。跨间距6bp,交联反向DNA的两个A的N3部位。严重骨髓抑制序列选择性DNA交联剂SJG-136(PhaseII，卵37DNA嵌入剂Doxorubicin广谱抗癌结构形状扁平，由三至四个合并芳香环组成，嵌入DNA分子，平面集团与螺旋的轴线垂直并通过氢键和范德华力与上下碱基对相互作用。许多优先选择富含GC序列机制1：结合DNA，干扰DNA转录等过程机制2：结合DNA与拓扑异构酶，片段断裂机制3：结合细胞膜，改变膜流动性和离子通道，干扰细胞内生化平衡毒性：半醌结构行车导致自由基或羟基产生，螯合Ca2+,Fe2+,DNA和细胞损伤，心脏毒性DaunorubicinAclarubicinDNA嵌入剂Doxorubicin广谱抗癌结构形状扁平，由三38epirubicinIdarubicin,theonlyoral/IVdruginanthracyclines三环类：Mitoxantrone,优先结合富含GCDNA被切开Dactinomycin放线菌素D