顺铂抗肿瘤药物的研究进展

顺铂抗肿瘤药物的研究进展

1其他方面的治疗方案癌症是一种严重的疾病和并发症。癌症的预防和药物研究一直是世界著名的研究热点。到目前为止，世界上已投入300多亿美元进行癌症预防、药物开发和临床治疗。在20世纪60年代，美国密歇安州立大学教授罗布伦埃尔布森在研究酸化领域对肠菌生长的影响时发现，存在一种抗癌药物。根据临床试验，顺潘对各种肿瘤有良好的治疗效果，为研究金属铂酸钠引起的抗癌作用开辟了一个新领域。目前，抗癫痫药物已成为癌症化疗中不可或缺的药物。1995年，世界上近100种抗癫痫药物进行了评估，顺潘的疗效和市场份额排名第二。据统计，在中国的抗癫痫药物治疗方案中，主要是抗癫痫药物或抗癫痫药物的抗癫痫药物占所有化疗方案的70%80%。在过去的30余年里,对几千个新的铂类化合物进行了筛选,其中有几十个化合物进入了临床研究,有4个被获准进入市场.1.1已上市的抗凝剂已上市的铂络合物有4个,大致经历了3代.1.1.1顺铂的抗菌药物顺铂(结构式1)是顺二氯二氨合铂(Ⅱ)的简称,缩写为DDP或CDDP(Ⅱ),于1979年首次在美国上市,成为第一个上市的铂类抗癌药,目前已被收录到中、美、英等国的药典,世界上有数十家企业生产该药.2000年6月,在我国基本医疗保险药品目录中,顺铂被列为抗肿瘤药物的乙类品种药.顺铂治疗睾丸癌和卵巢癌的效果很好,也可以用来治疗膀胱、颈部、头部、脖子、食管的癌症以及小细胞肺癌.另外它还可以和依托泊苷、博来霉素、阿霉素以及5-氟尿嘧啶合用来治疗头部、颈部的癌症以及胃癌.顺铂抗癌药物的特点是:(1)抗癌作用强,抗癌活性高;(2)毒性谱与其他药物有所不同,因此易与其他抗癌药配伍;(3)与其他抗癌药物少有交叉耐药性,有利于临床的联合用药;(4)具有较广的抗癌谱.顺铂抗癌药物的缺点是:(1)严重的毒副反应,包括肾毒性、胃肠道毒性、耳毒性及神经毒性;(2)对某些瘤细胞活性较低,如乳腺癌、结肠癌等;(3)易产生耐药性;(4)水溶性小,在体内不易代谢;(5)须注射给药.1.1.2卡铂的特点为了克服顺铂在临床上的缺点,人们研制了第2代铂类抗癌药—卡铂(carboplatin),其结构式见式2,卡铂是顺式1,1′-环丁烷二酸二氨合铂(Ⅱ)的简称,缩写为CBP,是由美国施贵宝公司、英国癌症研究所以及JohnsonMatthey公司于80年代合作开发的,是惟一进入临床的第2代铂络合物.卡铂于1986年在美国上市,后又在欧洲、日本等地上市,而我国却是于1990年才成功开发卡铂.2000年6月,在我国基本医疗保险药品的目录中,卡铂被列为抗肿瘤药物的甲类品种药,目前已成为我国十大城市医院首选的20个抗肿瘤药物之一.卡铂的主要特点有:(1)化学稳定性好,水中溶解度比顺铂高;(2)毒副作用低于顺铂,主要毒副作用是骨髓抑制;(3)作用机制与顺铂相同,可以替代顺铂用于一些癌症的治疗;(4)与非铂类抗癌药物无交叉耐药性,可以与多种抗癌药物联合使用.从上面的特点可以看出:卡铂副作用小,疗效却与顺铂差不多,所以在西方国家卡铂更易被患者所接受.卡铂除可作为非小细胞肺癌(NSCLC)、小细胞肺癌(SCLC)、卵巢癌(上皮)、胚细胞瘤、肝胚细胞瘤5种癌症的首选治疗药物外,还可作为膀胱癌、子宫内膜癌、子宫颈癌、生殖细胞癌、肾癌、头颈部癌、成神经细胞癌、成视网膜细胞癌8种癌症的次选治疗药物.1.1.3抑菌活性测定虽然顺铂和卡铂在临床上对治疗多种肿瘤起了很大的作用,但是一些肿瘤如结肠直肠癌和非小细胞肺癌对顺铂有天生的耐药性,而其他癌症如卵巢癌或小细胞肺癌在初期治疗后也对顺铂产生后天耐药性,因而它们的使用具有一定的局限性.因此研制第3代铂抗癌药物的关键标准是要克服顺铂和卡铂的交叉耐药性,提高其药效,降低其毒副作用.同第1代、第2代相比,第3代铂类抗癌药物具有以下优点:(1)与顺铂无交叉耐药性;(2)口服吸收活性较好;(3)与顺铂不同的剂量限制性和毒性谱.奥沙利铂(Oxaliplatin)的全称是草酸-(反式-l-1,2-环己烷二胺)合铂,缩写为l-OHP,其结构式见式3.奥沙利铂是由瑞士Debiopharm公司研制开发,法国Sanofi公司生产销售,并于1996年10月在法国率先上市的,目前还在欧洲及南美洲的其他国家上市.我国于1999年批准奥沙利铂针剂进口,并在国内15家医院进行了临床试验.2000年11月,南京制药厂研制开发的国产奥沙利铂获得国家药品监督管理局颁发的新药证书及生产批文,商品名为“奥铂”.奥沙利铂作为一种稳定的、水溶性的铂类烷化剂,是第一个明显对结肠癌有效以及在体内外均有广谱抗肿瘤活性的铂类抗肿瘤药物,它对耐顺铂的肿瘤细胞亦有作用.实验研究表明,奥沙利铂对动物和人类的大肠癌、非小细胞肺癌、卵巢癌及乳腺癌等多种肿瘤细胞株,包括对顺铂和卡铂的耐药株均有显著的抑制作用,对治疗中、晚期结(直)肠癌亦有很好的效果.奈达铂(Nedaplatin)的结构式见式4,是日本盐野义制药公司开发的一种铂类抗肿瘤药物,1995年在日本首次获准上市,它可用于治疗头颈部肿瘤,小细胞和非小细胞肺癌、食道癌、膀胱癌、睾丸癌、子宫颈癌等.奈达铂对头颈部肿瘤有40%以上的有效率,优于顺铂,对肺癌的疗效与顺铂相当,对食道癌的有效率大于50%,较顺铂约高出20%,对子宫颈癌的有效率亦有40%以上.1.2硫铂/nddp正在研制阶段的铂类抗癌药物有:环铂(Cycloplatin),如结构式5;乐铂(Lobaplatin),如结构式6;JM216,如结构式7;SKI2053R,如结构式8;L-NDDP,如结构式9;ZD0473,如结构式10;硫铂,如结构式11;TRK-710,如结构式12.其中乐铂是由德国AstaMedicaAG-Frankfurt开发研制的又一个第3代铂类抗肿瘤药物,它的抗肿瘤效果与顺铂、卡铂的作用相当或者更好,毒性作用与卡铂相同,且与顺铂无交叉耐药性,临床试验表明对鳞癌和腺癌有较好的效果.JM216是第一个进入临床试验的口服铂(Ⅳ)药物,与顺铂无交叉耐药,与鬼臼素有协同抗癌作用,毒性为骨髓抑制.Ⅱ期临床研究表明,该药对小细胞肺癌、顽固性前列腺癌有效,对其他一些癌种的临床试验也正在进行之中.2关于科学研究与阐明剂之间的阐明研究铂类抗癌药物的抗癌机理主要从2个方面考虑:(1)金属铂的配位理论;(2)铂类抗癌药物与癌细胞的作用靶点.2.1顺铂及防护分子的n7原子络合物从金属铂原子到金属铂离子(Ⅱ),外层电子结构由5d96s1变为5d8后,有6s空穴和5d成单电子,而DNA分子中N原子有孤对电子,此孤对电子正好与金属铂离子的空穴轨道配位,形成稳定的络合物.顺铂与癌细胞DNA分子内的鸟嘌呤和腺嘌呤(主要是鸟嘌呤)的N7原子络合,形成链内或链间化合物(主要是链内化合物),从而阻止癌细胞DNA的复制.2.2含顺铂的线虫dna顺铂攻击的主要靶点是DNA,它与细胞核内基因DNA(gDNA)的结合决定了其抗癌活性.并且这种结合会干扰正常DNA复制,最终引起癌细胞死亡.然而,由于缺乏组蛋白的线粒体DNA(mtDNA)与顺铂形成大量络合物,使线粒体不能完成核苷酸切除修复,即移去顺铂DNA络合物,所以线粒体DNA也许是顺铂重要的药理靶点之一.2.2.1反-二氯二氨合铂化合物位于双螺旋线结构大沟槽的鸟嘌呤和腺嘌呤(主要是鸟嘌呤)里(见结构式13),N7原子是最易受影响和最活泼的亲核点.顺铂与DNA的反应,可以分为两步:第1步是通过氨或配位水分子与O6形成氢键(见结构式14);第2步是大部分该化合物进一步反应产生链内或链间交联(链间交联为1/400)(见结构式15),从而抑制DNA的复制.人们已经发现:由顺铂形成的化合物中,60%～65%是1,2-d(GpG)(见结构式3)和20%～25%是1,2-d(ApG)链内交联,极少数化合物是1,3链内交联和链间交联.在顺铂引起肿瘤细胞死亡的化合物中,支持1,2链内化合物的观点来自于3个方面的因素:(1)从立体观点来看,反-二氯二氨合铂不能象顺铂那样与DNA中相邻的2个鸟嘌呤结合形成链内化合物,事实上反-二氯二氨合铂主要形成1,3链内和链间交联,从而导致DNA构造严重扭曲变形;(2)人们发现修复酶从DNA移去1,3链内化合物比移去1,2链内化合物的效率高,即反-二氯二氨合铂与DNA形成的化合物易被细胞识别和修补;(3)一些高活动性基团(HMG)范围蛋白质专一识别这类DNA化合物,因此,人们提出特殊HMG蛋白质与cis-DDP形成的1,2链内交联的细胞过程有关.2.2.2肽氨基酸化合物非DNA靶点包括细胞膜的磷脂和磷脂丝氨酸,以及细胞质里的许多具有微亲核部分的细胞结构,如细胞骨架的微菌丝、含硫醇醚肽、蛋白质及RNA,然而,顺铂最重要的非DNA靶点可能是三肽谷氨酸(GSH),它在细胞里的浓度高(0.5～10mmol·L-1).三肽谷氨酸和其他的硫醇醚生物分子(如金属硫因)很快和铂络合,这种络合是产生耐药性和毒性的主要原因;另一方面,通过结合半胱氨酸和/或蛋氨酸残基的硫原子和组氨酸残基的氮原子,顺铂可能影响酶和其他蛋白质的活性,由此引起功能蛋白质的损害,也可能有助于顺铂细胞毒素的生化机制.奥沙利铂的作用机理与顺铂相似,卡铂的作用机理仍在争议中.3结合铂的阐明和身体结构对活性的影响3.1奥沙利铂的活性上市的铂类抗癌药物的水溶性:顺铂水溶性小,室温下在水中的溶解度为1g·L-1;卡铂由于引入了亲水性的1,1′-环丁烷二酸根作为配体,溶解度大大改善,室温下在水中的溶解度为14g·L-1;奥沙利铂的水溶性介于顺铂和卡铂之间,20℃在水中溶解度为7.9g·L-1.表1～6给出了顺铂、卡铂和奥沙利铂对一些瘤株的抗癌活性,从表中可以看出:对于相同瘤株,顺铂的活性比卡铂高,这与文献报道的顺铂对多种瘤株的活性是卡铂的10～40倍相符;而奥沙利铂和顺铂对相同瘤株的抗癌活性并没有规律性.因此,顺铂、卡铂和奥沙利铂水溶性的大小与它们的抗癌活性似乎也没有规律性,但是为了增强铂类化合物的水溶性,可以采用多种途径给药,尤其适宜胃肠给药.3.2手性配体的立体结构对内容诱导的离体活性铂配合物分子的立体结构特征与抗癌活性的关系并没有规律性,但可以肯定铂抗癌药物分子的立体结构是影响其抗癌活性、毒副作用的重要因素,同时也是影响药物分子与肿瘤细胞作用模式、作用部位的因素之一.因此,研究药物分子的立体结构是研究其构效关系及作用原理的重要方面.下面就以草酸铂为例来阐明手性配体的立体结构对铂类抗癌药物的活性影响.草酸铂载体配体1,2-环己烷二胺(dach)有几何异构体顺式(cis-)和反式(trans-),而反式又有2种光学异构体:trans-l和trans-d.相对应地,草酸铂(OHP)也有3个异构体(见结构式16),即顺式草酸铂(1R,2S-dach-草酸铂(Ⅱ)),反式-l-草酸铂(1R,2R-dach-草酸铂(Ⅱ)),反式-d-草酸铂(1S,2S-dach-草酸铂(Ⅱ)).由于载体配体的立体结构差异使得这3种铂络合物的抗癌活性具有差异性.3.2.1细胞毒素分布图1是3种异构体对A2780,A2780/l-OHP和A2780/CP的细胞毒素分布图;图2是3种异构体对L1210,L1210/dach和L1210/CP的细胞毒素分布图;图3是3种异构体对HT-29克隆癌的细胞毒素分布图.图1～3的结果均经过72h的连续药物暴露,细胞毒素测试由SRB分析所得,是3次实验的平均值.从这3个图可以看出,除A2780/l-OHP和L1210/dach外,3种异构体在所有细胞株里相对摩尔杀伤力的顺序为:l-OHP>d-OHP>cis-OHP.在A2780/l-OHP里,其顺序是:l-OHP=d-OHP>cis-OHP.在L1210/dach里,其顺序是:l-OHP>d-OHP=cis-OHP.3.2.2a5210/dch细胞系对cis-ohp的耐药性图4是3种异构体在A2780和L1210细胞株里的相对耐药性.从图4可以看出:A2780/l-OHP耐药的细胞株显示出对cis-OHP有较大的耐药性,对l-OHP的耐药性较小,而对d-OHP没有耐药性.L1210/dach细胞株对3种异构体的耐药性顺序是:l-OHP>d-OHP>cis-OHP.顺铂耐药的L1210细胞对3种异构体没有耐药性,对顺铂耐药的人体卵巢癌细胞株(A2780/CP),对l-OHP和d-OHP没有耐药性,对cis-OHP有低的耐药性.3.2.3手性配体结构对抗氧化活性的影响图5是3种异构体在A2