生物医药进展

生物医药新进展HDI和癌症治疗的希望癌症治疗的福音纳米微粒给药平台的探索一HDI和癌症治疗的希望在癌症领域，组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDI）被寄托了巨大期望——几乎没有可以与之比肩的其它类药物，表现出对如此多种癌症，包括白血病、淋巴癌和实体肿瘤的治疗前景。美国食品和药品管理局已经批准了第一个HDI药物Vorinostat[默克（Merck）公司]治疗T-细胞淋巴瘤其它一些HDI也处于后期临床实验阶段乙酰化通过修饰染色质激活基因。组蛋白乙酰转移酶（HAT）负责将乙酰基连接至组蛋白的赖氨酸残基上。乙酰化的组蛋白线轴（spool）放松了对缠绕其上的DNA的约束力，使转录因子能够接近该染色质位点上的基因启动子。表观遗传学

组蛋白乙酰化去乙酰化基因活性调控中

去乙酰化染色体的乙酰化区域具有发泡的(puffy)结构细胞通过合成组蛋白去乙酰化酶来关闭活化的基因座，这类酶可以进入蛋白质，从组蛋白线轴上去除乙酰分子。去乙酰化的组蛋白与缠绕其上的DNA线圈紧密结合，使转录复合体不能接近基因启动子。HDI最初引起人们的注意由于其能够在肿瘤细胞中诱导细胞分化但是最近它们在治疗神经功能紊乱中的潜力引起了人们更大的兴趣，主要涉及基因-转录缺陷的神经功能紊乱，包括运动神经元病。HDI可以提高常规抑癌剂的肿瘤杀伤力能力也引起了癌症研究人员的兴趣。作为单一疗法，HDI对血液癌症治疗表现出最高潜力HDI可以非常有效地治疗皮肤T细胞淋巴瘤。虽然它们还不及现有化疗的治疗效果，但却具有显著的低毒性。与更常规的治疗结合使用后，HDI表现出协同作用的效果，能够迫使癌细胞分化并进入凋亡——程序化细胞死亡。患者癌症的基因分型从而确定对HDI和其他抑细胞剂的何种特定组合最具有易感性。上述疗效(一)HDI的分子靶标组蛋白去乙酰化酶抑制剂的分子靶标是11种不同的酶分为3种不同类型它们通过修饰组蛋白“线轴”来辅助调节基因活性，在上述“线轴”外侧缠绕着超螺旋的核DNA，形成染色体的物质基础——染色质。一些恶性细胞的特征过表达组蛋白去乙酰化酶，随机关闭基因，并破坏基因表达的正常模式。不受调控的去乙酰化作用可以抑制细胞周期基因——通常严格的调控着细胞生长和复制——使癌细胞可以不受控制的增殖。除组蛋白以外乙酰化酶和去乙酰化酶还调节多种蛋白质的活性，根据Johnstone等人的研究成果，去乙酰化作用还可以通过直接激活蛋白质，使凋亡网络失活，上述蛋白质的功能依赖于乙酰化，包括肿瘤抑制蛋白如p53。HDI通过结合去乙酰化酶的活性位点使去乙酰化酶从组蛋白上去除乙酰基的能力丧失。伴随正常的细胞周期检验的重建突变的细胞能够分化并进行凋亡。Johnstone指出：“HID的好处是具有内在的低毒性作用——它们不像普通化疗剂一样强效，从而不易导致患者发病。”同时，HID作为单一疗法，还表现出抗“液体”癌症（淋巴瘤和白血病）的前景，疗效要优于抗实体肿瘤时的结果。一旦我们了解一种药物可以通过特定通路，在癌细胞系中或在小鼠体内诱导凋亡选择性的敲除该通路中的关键基因，观察所述药物是否还维持原有活性。该方法可以明确的鉴别出对药物的活性维持充分且必要的通路，或者鉴别出完全不需要的通路Johnstone介绍在了解特定的HDI如何诱导凋亡选择了与常规化疗剂或单克隆抗体活化的凋亡通路互补的HDI。将测试组合治疗，观察是否可以比单独使用所述化疗剂或单克隆抗体更有效的杀死癌细胞。与MilesPrince博士密切合作MilesPrince博士是PeterMac临床肿瘤学家正在人类志愿者中开展组合疗法的早期临床实验，实验药ABT-737是一种有前景的组合HDI疗法的候选药物一些Bcl-2蛋白阻止线粒体膜变得可渗透，导致胞质内的半胱天冬酶活化，通过切割一系列胞质蛋白质诱导凋亡。前幸存蛋白（pro-survivalprotein）Bcl-2家族的靶向抑制剂（二）组合疗法HDI和TRAIL-R激活子具有不同的分子靶标与作用机制，但是两种试剂都选择性的诱导肿瘤细胞的凋亡。默克公司新获授权的HDIVorinostat靶向单克隆抗体疗法的组合＋Vorinostat通过选择性活化TRAIL-R（肿瘤坏死因子-相关的凋亡诱导配体）受体诱导凋亡。在人乳腺癌的小鼠模型中，组合HDI/TRAIL-R疗法的效果。该项研究是与墨尔本大学、德国国立肿瘤疾病研究中心以及日本顺天大学免疫学部的研究人员合作完成的。Johnstone及其在PeterMac的同事们在八月的美国国家科学院学报Vorinostat诱导内源凋亡通路通过与小鼠单克隆抗体MD5-1（选择性活化DR5死亡受体）的组合产生了协同反应可以在体外和体内快速诱导乳腺癌细胞的凋亡。Vorinostat诱导内源凋亡通路通过它与小鼠单克隆抗体MD5-1（选择性活化DR5死亡受体）的组合，产生了协同反应可以在体外和体内快速诱导乳腺癌细胞的凋亡。组合疗法的体内活性可以使小鼠体内已成形的肿瘤退化几乎不产生毒性信号。而单独使用时，不论Vorinostat还是MD5-1受体活化剂对相同的肿瘤类型都几乎没有影响。挑战在于靶向各种不同种类的HDI因为现有化合物一般倾向于命中所有的或大部分的去乙酰化酶，”Johnstone认为，“到目前为止，没有特异性靶向单个去乙酰化酶的HDI，因此，化学家们正在尝试开发具有更高特异性的化合物众所周知，由于酶分子难以作为重组蛋白生产，并且极难结晶用于活性位点的3-D结构解析，因此这项工作困难重重。

HDI是非常具有前景的抗癌剂，但是，在彻底理解其作用机制，并且能够鉴别接受治疗的合适患者群之前，还有很长的路要走。包括了诺华公司（Novartis）的实验性HDILBH589，作为强效的抗骨髓癌剂，加强了多发性骨髓癌前线药物地塞米松的活性。包括Romidepsin（羧酚酸肽），表现出作为皮肤T淋巴细胞瘤组合疗法组分的前景；包括Panabinostat，表现出血液恶性肿瘤治疗前景的HDI，包括B-和T-细胞淋巴瘤、脊髓发育不良和霍奇金氏淋巴瘤。在Prince测试的组合HDI-常规治疗最令人期待的进展发生在血液学恶性肿瘤的领域，包括T-细胞淋巴瘤、白血病、脊髓发育不良、霍奇金氏淋巴瘤和多发性骨髓瘤——在一些情况下，HDI组合疗法产生了“令人难以置信的长期应答反应”。二癌症治疗的福音程序性细胞凋亡为癌症的治疗提供了新思路。肿瘤学药物开发者正在利用细胞学和生物化学的方法，分析筛选新颖的促凋亡疗法。与此话剧类似，程序性细胞凋亡也展示了无数戏剧性的细胞死亡场景每个凋亡因子都在细胞凋亡场景中扮演着特定的角色，最终导致细胞的死亡。莎士比亚的代表作以剧中一主人公的死亡而结束明确是细胞学还是生物化学方式导致细胞最后死亡是非常有挑战性的一项工作，但是，并不是所有的时候都需要明确到底是哪种方式。肿瘤学药物的研究人员正在研发利用细胞死亡途径，如程序性细胞凋亡的方式来杀死肿瘤细胞的新途径，在过去的两三年里，随着多种途径的发现，对细胞死亡的认识也不断深入。“理解程序性细胞凋亡如何融入全局性的细胞死亡计划，不仅对药物的开发至关重要，而且对于药物作用机制的理解及导致细胞死亡途径的认识也起着举足轻重的作用”“Bcl-2蛋白家族被发现在程序性细胞凋亡过程中起重要作用，目前的研究又发现它调控吞噬和坏死相关的细胞死亡途径”。Shore说：“我认为，程序性细胞凋亡研究（或任何与细胞死亡相关的研究及药物的开发）的挑战之一，就是如此多的应激可以间接地诱导细胞凋亡”。很多药物可以诱导细胞凋亡，但它们并不是通过细胞凋亡机制中特定的靶向作用，而是通过可逆的改变最终与细胞凋亡偶联的信号传递途径。药物诱导的细胞凋亡Schwartz和他的同事已经鉴定出几种细胞周期依赖型的蛋白激酶（Cdk）抑制因子它们可以通过加快细胞凋亡来增强化学疗法的效果。这种类型的药物之一是黄酮类抗肿瘤药，该药已经被Schwartz深入研究和公布------该药是一种广谱性的Cdk抑制因子，它能够抑制Cdk-1,-2,-4,-6和-9黄酮类抗肿瘤药物的前细胞凋亡效应来源于Cdk-9的靶标作用。利用激酶来调控RNA聚合酶Ⅱ的转录活性，Cdk-9就可以引起很多抗细胞凋亡分子，如Mcl-1,Bcl-2,和xiap表达量的上调。通过Cdk-9的抑制作用，黄酮类抗肿瘤药物抑制了这些抗细胞凋亡基因的转录，随后便会引发肿瘤细胞的凋亡过程，尤其是在化疗的辅助之下。所以，死亡——虽然在戏剧中是悲伤的结局，但实际上，考虑到可以杀死肿瘤细胞，还是一个很好的结局。三纳米微粒给药平台的探索---水溶性极低的API在配药时出现一系列问题，纳米微粒的出现能否解救这种窘境呢？经过层层筛选出来的活性药用成分中，有相当一部分难溶于水－－－口服药的生物药效极低、缺少剂量比例、以及发挥功效的速度较慢。用传统的方法很难将这些低溶解性的分子配成药剂，这些分子在配药过程中出现许多问题另外，如果不通过消化系统给药的话，通常倒是可以通过掺入共溶剂来进行配药，但是许多共溶剂的副作用却不容忽视。开发基于纳米微粒的给药系统并且成功上市是这十年中制药界最重要的进步

二十世纪七八十年代

人们对胶囊技术抱有浓厚的兴趣凭借脂质体聚合物结构不会引起生物排斥的特点，纳米微粒最终脱颖而出----研究者们逐渐习惯在药物开发早期就开始考虑它们的给药方式，这种做法的好处也逐渐显现，特别是对于配药困难的分子，其中包括完整性极差或者水溶性极低的分子。事实上早期的纳米微粒给药平台的开发却很不容易----比如药物装载速度太慢市场上只有两种脂质体类型的医药产品（AmphotericinB和Daunorubicin）90年代早期组合化学兴起，当时人们普遍相信将不再需要复杂的给药技术许多新化合物分子要么毒性太强，要么水溶性太差，都不可能成为研究者需要的候选化合物药效和毒性属于分子设计的内在参数，还可以通过改善化学结构来进行调整溶解性就是另一回事了，解决化合物溶解性问题的首选方案一般是让化合物形成盐离子，但这很少能真正起作用。溶解性太低为给药带来了诸多难题---如导致口服药的生物药效太低服用周期内生物药效波动太大配药麻烦且不容易配成可能还必须添加强效的助溶剂，这些助溶剂会有不良的副作用。着重介绍第二代纳米微粒给药技术

它们经过特别设计，用来解决低水溶性化合物的配药难题。（一）纳米化加工纳米微粒药物的生产方法有很多种

自上而下的处理从下往上的处理依靠打磨主要基于分子的沉积冷冻喷淋式液化法（SFL）液态气体溶液快速膨胀法（RESS）气体抗溶解重结晶法（GAS）大微粒药物晶体(通常直径>5微米)经过高压均质化处理大微粒药物晶体在水相中通过高能湿磨法打磨从而成为纳米级别大小的药物微粒其中液态气体溶液快速膨胀法（RESS）和气体抗溶解重结晶法（GAS）是基于超临界液相技术开发的两个典型例子RESS适用于在超临界液流中可溶的化合物。通过快速降压和/或快速升温，溶质就会从超临界状态的溶液中析出。控制好参数在合适的条件下就可以得到亚微米级别的药物微粒了。GAS则应用于不溶于超临界液流的化合物。首先将化合物溶于有机溶剂，然后不断加入超临界状态的溶液中析出。控制好参数在合适的条件下就可以得到亚微米级别的药物微粒了。GAS则应用于不溶于超临界液流的化合物。首先将化合物溶于有机溶剂，然后不断加入超临界状态的液体，化合物将重新结晶出来。马萨诸塞州Microfluidics公司采用碰撞射流结晶技术来获得纳米微粒晶体。虽然可以想象医药公司在新药开发中可能尝试采用一种或多种此类技术，但迄今为止美国食品与药物管理局（FDA）尚未批准任何一种通过从下往上工艺生产的纳米药物相比之下，自上而下的处理工艺较为成熟经过高压均质化处理在水相中通过高能湿磨法打磨大微粒药物晶体(通常直径>5微米)从而成为纳米级别大小的药物微粒这两种工艺的关键都是需要在液相中加入表面修饰剂。-----表面修饰剂可以避免处理过程中和处理之后微粒之间发生聚合，以及/或者奥斯特瓦尔德熟化的发生从药物适用的介质表中可以挑选出合适的表面修饰剂，它们通常有一定的表面活性，能够润湿大的药物晶体，为纳米大小的药物微粒提供空间和/或离子稳定性

最常用的一些稳定剂:共聚维酮磷脂聚山梨醇酯泊洛沙姆纤维素和阴离子表面活性剂如SLS和DOSS表1：美国上市的纳米产品（来源：Elan药物技术公司）产品/上市公司技术技术开发商上市年份Rapamune/惠氏医药公司Emend/默克医药公司TriCor/雅培制药公司MegaceES/Par医药公司Abraxane/Abraxis生物科学公司Triglide/Sciele医药公司纳米晶体技术纳米晶体技术纳米晶体技术纳米晶体技术清蛋白配药IDD增溶技术Elan药物技术公司Elan药物技术公司Elan药物技术公司Elan药物技术公司AbraxisSkyepharma200120032004200520052005这些年来，NanoPure公司，Baxter医疗保健公司的NanoEdge技术和SkyePharma公司的IDD溶解技术和Microfluidics技术引领了高压同质化/微流方法的发展

Elan医药技术公司在高能湿磨技术上是公认的领袖，其NanoCrystal技术很好的服务于低水溶性化合物的配药难题。。每项技术各有长处，但也都存在一定的缺陷已报导同质化处理方面的数据表明它生产的微粒在大小均一性比湿磨法略差。高能湿磨法需要一种专用的打磨介质，通过介质和药物微粒的接触将微粒磨小。Elan公司纳米晶体技术所用的介质是高度交联的聚苯乙烯小球，经过加工后能够承受极大的剪切力，因此在纳米微粒制作过程中介质的损耗极小。---用这种方法制造出来的纳米药物微粒纯度很高，微粒大小十分均匀且不同批次生产的微粒大小基本一致（二）配制药剂纳米级别药物上市的最大挑战在于能否稳定的将纳米药物微粒转化成为病人可服用的药剂。最简单的设想就是让纳米微粒分散于水溶液中制成口服药，这能够解决大部分用药所需，而且能够保证良好的物化稳定性。MegaceES产品（醋酸甲地孕酮，新泽西州Par医药公司）就是一个很好的例子。该产品用来治疗恶病质，经过湿磨技术处理得到醋酸甲地孕酮纳米晶体，晶体分散于水溶液中，形成胶状的口服药。纳米大小的药剂微粒有许多优点：不仅增强了生物药效，降低服用周期内药效的波动，并且还提高了病人的接受度纳米药物微粒的液体药剂也能很好的用于静脉注射（IV）、肌肉注射、皮下组织注射和肺部吸入给药。而且纳米药物可以增加药剂中活性药的含量，从而大大提高了药效。目前，已上市的经由静脉注射的纳米药物只有Abraxane（加州洛杉矶Abraxie生物科学公司），这是纳米级别的紫杉醇药剂，采用清蛋白稳定法制作。至于纳米微粒的固定药剂的开发，应该考虑如何完美的利用常规的仪器和技术。干燥阶段