微生物制药课件

微生物来源的具有新型抗肿瘤作用机制的生理活性物质第一节：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第一节：具有抗肿瘤作用的酶抑制剂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Ⅳ型胶原酶抑制剂与细胞外基质黏附成分抑制剂从链霉菌No.126中分离得一淡黄色针晶物质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4.1×10-3ug/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。1.PKC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，并寻找对PKC具有高度选择性的这类化合物。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。2.PTK抑制剂根据结构可以分为：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。因此人们利用PTK抑制剂来抑制肿瘤细胞及一些增生疾病。

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酪氨酸残基磷酸化的蛋白激酶，它能够传导并处理许多胞内及胞外信号。它们都具有一个底物结合区域、一个ATP结合位点及催化区域。1)细菌来源的PTK抑制剂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。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1×10-6mol，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。3)放线菌来源的PTK抑制剂熏草菌素A来源于Streptomycesgriseolavendus，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4.4×10-9g/ml。制表菌素是来源于Streptomycessp.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EGFR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（格尔德霉素，新生霉素和根赤壳菌素等）。三．DNA拓扑异构酶抑制剂拓扑异构酶参与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Ⅰ和拓扑异构酶Ⅱ拓扑异构酶抑制剂的抗肿瘤作用可能是这些酶抑制剂能与酶、DNA形成一种稳定的三元复合物，从而使拓扑异构酶不能发挥正常作用，此三元复合物与复制叉之间的碰撞可能导致DNA复制受抑。此外这类抑制剂可能诱导细胞G2期推迟，涉及细胞分裂受抑制；还可能酶-抑制剂-DNA三元复合物的形成能活化核酸酶，涉及DNA降解，这些作用最终导致细胞死亡。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。拓扑异构酶抑制剂可分为两类：嵌入型（嵌入到DNA分子中）和非嵌入型（不嵌入DNA分子中）

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。四法尼基转移酶抑制剂法尼基化farnesylation是一种使蛋白质获得一非极性法尼基而变得更容易结合细胞膜的化学性变化。五.芳香酶抑制剂芳香酶为细胞色素P450家族中的一员，是依赖于NADPH的单氧酶，该酶催化雄性激素转化为雌激素的反应，是雌激素腺内和腺外生物合成的关键酶，它主要存在于绝经前妇女卵巢中，对该酶专一性的抑制剂可不影响其他甾体的生物合成而降低雌激素的水平。从PenicilliumfuniculosumNo.8974得到TNA-931，对人胎盘芳香酶和鼠卵巢芳香酶的抑制活性IC50分别为17.2µmol/L和16.2µmol/L。FR901537是由Bacillussp.No.3072发酵液中分离得到的非甾体类芳香酶抑制剂，其对人和鼠的抑酶活性IC50分别为0.26µmol/L和0.0061µmol/L。其抑酶活性更强，且FR901537对芳香酶的抑制作用是特异性的。六．谷胱甘肽转移酶抑制剂谷胱甘肽转移酶(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8.9µmol/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2.20µg/ml、0.15µg/ml、24.0µg/ml和65.0µg/ml。八.Ⅳ型胶原酶抑制剂与细胞外基质黏附成分抑制剂现有研究表明肿瘤的转移、侵袭和免疫响应是由肿瘤细胞与胞外基质，如板层素，纤维粘链蛋白和Ⅳ型胶原结合来介导的。Ⅳ型胶原酶降解基膜的主要成分为Ⅳ型胶原，而基膜的降解对肿瘤细胞的扩散渗透起着重要作用。因此抑制Ⅳ型胶原酶及抑制这些胞外基质黏附物质有可能控制肿瘤细胞的侵袭和转移。从StreptomycesalbulusMJ202-72中得到迪氨霉素（DAM)A、迪氨霉素B、迪氨霉素C三个组分，对肿瘤细胞与LM、FM和Ⅳ型胶原等细胞胞外基质成分的黏附有抑制作用。从链霉菌MF654-NF4分的胞他汀，对B16黑色素瘤与板层素和Ⅳ型胶原相结合都具有抑制活性。从一株马杜拉放线菌中分的A、B、C、E、F等一组化合物马莱他汀，其A组分对92kDa的Ⅳ型胶原酶的抑制活性最强。从真菌分的的巨三内酯A、B两个15元大环三内酯化合物，它们对人体白血病细胞和人体脐静脉上皮细胞的黏附具有抑制活性。血管生成与肿瘤发生以及抗血管生成的过程一.烟曲霉素及其衍生物烟曲霉素早在1949年就有Henson和Elbe从微生物Aspergillusfumigatus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。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。三.四环素衍生物COL-3COL-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10µmol/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Ⅱ和脑瘤Ⅰ期的临床研究。

四.环氧内毒素环氧内毒素是从Streptomyceshygroscopicus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γ-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。

五.链球菌多糖外毒素CM101是从链球菌中分离出的β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。

六.力达霉素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2.3×10-6µg/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Ⅰ期临床。七.红霉素衍生物克拉霉素系红霉素14元内酯环6-O-甲基衍生物，是目前较为主要的口服抗感染药物，最近研究表明其在肿瘤治疗方面也能通过血管生成抑制发挥作用。罗红霉素系14元内酯环C-9肟衍生物，在小鼠dorsalairsac模型中进行研究表明，当加入罗红霉素后，血管内皮生长因子mRNA的表达减少，其蛋白水平也降低。因此罗红霉素也成为治疗肝癌的新途径。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一.与细胞因子活性有关的生理活性物质TGF-β转化生长因子-β(TGF-β)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-β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-β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-β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-β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20.3umol/L。Masuoka等人又用相同的方法从Acremoniumfusigerum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。TNF-α

肿瘤坏死因子α（TNF-α）是哺乳动物体内主要的免疫应答介质之一，它与一些慢性疾病的病理有关，如自身免疫，类风湿性关节炎，节段性回肠炎以及后天获得性免疫缺陷综合症。在对抗这些疾病的临床试验过程中，TNF-α的中和抗体及嵌合可溶性TNF-α受体的使用都显示一定的效果。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Byssochlamysnivea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。CSF近年来研究表明集落刺激因子（CSF）可应用于临床治疗因癌症化疗、放疗和骨髓移植导致的白细胞减少病人，以恢复外周血液白细胞。但人们对CSF的作用机理仍是了解甚少。

二．影响细胞周期的化合物细胞周期蛋白/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Ⅱ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。

三.对基因转录有调控作用的化合物对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。

四.肿瘤细胞分化诱导物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