分子靶向抗肿瘤药物

2017主讲人：许凯分子靶向抗肿瘤药物前言PREFACE分子靶向药物极大改变了肿瘤等适应症的治疗局面：副作用小、疗效显著，极大改善患者生存质量的优势。本课程全面介绍了传统抗癌药物，分子靶向药物以及药物的研发，并介绍了今年最新的一些相关进展。希望能对在座的同学及老师能有帮助与启发。二.分子靶向抗肿瘤药物一.传统抗肿瘤药物三.靶向抗肿瘤药物的研发四.展望目录CONTENTS一.传统抗肿瘤药物手术治疗放射治疗（放疗）化学药物治疗（化疗）免疫疗法基因疗法传统抗肿瘤药物——内容提要生物烷化剂（直接影响DNA）化学药物的分类抗代谢药物（干扰核酸生物合成）抑制蛋白质合成与功能的药物靶向抗肿瘤药物传统抗肿瘤药物——内容提要双-（2-氯乙基）硫醚，即芥子气上世纪40年代，人们发现用作化学武器的芥子气具有抗癌活性，但其毒性过大，不宜用作药物。抗肿瘤药物——生物烷化剂L.古德曼A.吉尔曼毒性比芥子气大大降低，具有良好的抗肿瘤活性。芥子气氮芥抗肿瘤药物——生物烷化剂进入人体后形成带正电荷的分子，主要与DNA或RNA中的鸟嘌呤第7位的N原子发生共价结合，造成DNA的双链内的交叉联结或DNA的同链内不同碱基的交叉联结。对G1期和M期细胞有显著杀伤作用。抗肿瘤药物——生物烷化剂抗肿瘤药物——生物烷化剂应用：是最早用于临床并取得突出疗效的抗肿瘤药物，至今仍应用于霍奇金淋巴瘤的临床治疗。副作用：恶心，呕吐，静脉炎；骨髓抑制；脱发等。抗肿瘤药物——生物烷化剂N-甲酰溶肉瘤素前药：在体外不具有生物活性，在生物体内经代谢产生活性物质发挥其作用。抗肿瘤药物——生物烷化剂N-甲酰溶肉瘤素正常组织中：O2作用下氧化生成不具活性的代谢物最终排除体外。肿瘤组织中：缺氧，易生成磷酰氮芥（有抗癌活性）和丙烯醛。肝脏中抗肿瘤药物——生物烷化剂应用：广谱抗肿瘤药。主要用于急性淋巴白血病、卵巢癌、乳腺癌、恶性淋巴癌、小细胞肺癌等副作用：出血性膀胱炎，由丙烯醛导致，可配合使用2-巯基乙醇磺酸钠降低副作用。恶心，呕吐，静脉炎；骨髓抑制；脱发等（较轻）。抗肿瘤药物——生物烷化剂药物在体内形成具有活泼亲电性基团的化合物，与细胞的生物大分子（尤其是DNA）中的富电子基团（氨基，巯基，羧基等）发生共价结合，使其丧失活性，导致细胞死亡。对G1期和M期细胞作用明显。这类药物还包括顺铂，氮甲酰溶肉瘤素等。抗肿瘤药物——抗代谢药物Uracil5-FUI.F与H原子为电子等排体；II.半径相似，分别为1.35A和1.2A；III.C-F键更稳定，在代谢中不易被分解。抗肿瘤药物——抗代谢药物进入人体后代谢形成FUMP，FUDP，FUTP等产物，竞争性抑制核酸代谢相关酶活性，或错误掺入核酸中造成链终止，扰乱核酸的合成。抗肿瘤药物——抗代谢药物dUMPdTMP5，10次甲基四氢叶酸胸苷酸合成酶（TS）抗肿瘤药物——抗代谢药物应用：广谱抗肿瘤药物，治疗实体瘤的首选药物，对消化道癌和乳腺癌疗效好。副作用：恶心，呕吐和腹泻；骨髓抑制，脱发；口腔及胃肠道溃疡；小脑缺陷，心率失常等。抗肿瘤药物——抗代谢药物次黄嘌呤巯嘌呤胸腺嘧啶5-碘尿嘧啶胞苷阿糖胞苷磺巯嘌呤钠[1]上海药物研究所、中国科学院上海生物化学研究所、上海第十二制药厂溶癌呤临床试用协作组.溶癌呤(AT-1438)抗癌作用的研究[J].中国科学,1977,(03):281-288.抗肿瘤药物——抗代谢药物病毒唑(利巴韦林)鸟苷广谱类核苷抗病毒药物，干扰病毒复制所需的RNA的代谢。具有严重的致畸副作用，育龄期女子慎用。抗肿瘤药物——抗代谢药物齐多夫定（AZT）脱氧胸苷（dTMP）体内代谢为AZTTT，可竞争性抑制病毒逆转录酶对dTTP的利用，且比与正常的细胞DNA聚合酶结合能力高约100倍。用于治疗AIDS。抗肿瘤药物——抗代谢药物与体内基本代谢物（叶酸，碱基或核苷）结构类似，使其竞争性地抑制代谢物相关酶。或掺入生物大分子的合成当中，对其合成进行干扰。对处于S期的肿瘤细胞及被病毒侵染的细胞有很好的抑制作用。1967年，Dr.Wall从红豆杉树皮中分离到紫杉醇，收率0.014%。1971年，M.C.瓦尼解析出紫杉醇结构。抗肿瘤药物——抑制蛋白功能的药物1979年，生物学家S.霍维茨发现紫衫醇的靶点是微管蛋白。结合在聚合状态的微管蛋白上，抑制微管解聚，从而抑制处于M期的细胞。1984年，美国国家癌症研究所进行一期临床实验，表明紫杉醇对卵巢癌、乳腺癌有非常好的疗效。但由于其在自然界中含量过低，使其成药十分困难。抗肿瘤药物——抑制蛋白功能的药物抗肿瘤药物——抑制蛋白功能的药物10-脱乙酰基巴卡丁III1989年，佛洛里达州立大学的罗伯特·霍尔顿教授从英国紫衫的树叶中提取出该物质，并以此物质为中间体研究出一条人工合成紫杉醇的路线。由于人工合成反应收率较低，药用紫杉醇的价格高昂。国际市场售价约为450美元/g（3.7元/mg）。期待未来能通过植物细胞工程和基因工程等手段降低生产成本。抗肿瘤药物——抑制蛋白功能的药物进口紫杉醇100mg，国内售价约6000元传统抗肿瘤药物不但对癌细胞有抑制和杀伤作用，对快速增值的正常细胞也有较强的抑制作用。头发表皮细胞•脱发胃肠道上皮细胞•恶心，呕吐，腹泻•胃肠道溃疡骨髓细胞•骨髓抑制•白细胞下降二.分子靶向抗肿瘤药物分子靶向抗肿瘤药物所谓的分子靶向抗肿瘤药物，是在细胞分子水平上，针对已经明确的靶点来设计相应的治疗药物，药物进入体内会特异地选择致癌的突变靶点来相结合发生作用，使肿瘤细胞特异性死亡，而不会波及肿瘤周围的正常组织细胞，所以分子靶向治疗又被称为“生物导弹”。分子靶向抗肿瘤药物分子靶向抗肿瘤药物应用：需要对癌症患者进行测序，根据其病变靶点进行个性化治疗。背景：2001年2月，人类基因组草图绘制完成。分类：可分为单克隆抗体（蛋白质）和激酶抑制剂（小分子）两大类。分子靶向抗肿瘤药物——截至2016年6月，共有72种分子靶向抗肿瘤药物获得美国FDA批准上市。2016年，NatureReview专文介绍了FDA批准的45款（16款单抗和26款激酶抑制剂）抗肿瘤靶向药物。GharwanH,GroningerH.Kinaseinhibitorsandmonoclonalantibodiesinoncology:clinicalimplications[J].NatureReviewsClinicalOncology,2016,13(4):209.（左图为PDF文献可直接打开）分子靶向抗肿瘤药物分子靶向抗肿瘤药物分子靶向抗肿瘤药物分子靶向抗肿瘤药物国内售价约4000元每支1997年上市，首款单抗靶向抗肿瘤药物，用于CD20阳性的非霍奇金淋巴瘤等。分子靶向抗肿瘤药物国内零售：12000元每盒2000年上市，首款分子靶向激酶抑制剂。用于费城染色体阳性（Bcr-Abl）的慢性粒细胞白血病（CML）和恶性胃肠道间质瘤（GIST）。分子靶向抗肿瘤药物1.治疗效果显著2.副作用大为降低1.必须有相应的治疗靶点优势：劣势：2.价格高昂分子靶向抗肿瘤药物三.靶向抗肿瘤药物的研发1.靶点确认2.靶点结构解析3.化合物合成4.活性化合物筛选5.药学研究6.制剂开发7.临床试验8.新药申请9.批准上市分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市研发到上市：10~17年平均花费：10亿美元成功率：10%分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市在分析了数千份来自恶性黑素瘤（malignantmelanoma）病人的生物样本后，科学家们发现有约半数病人的BRAF基因发生突变。分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市HelenD,BignellGR,CharlesC,etal.Mutationsofthe,BRAFgeneinhumancancer[J].Nature,2002,417(6892):949-54.2002年Nature上发表了关于人类肿瘤中BRAF基因突变的文章，为新的药物靶点提供了依据。分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市TheproteinkinaseBRAFisaserine/threoninespecificproteinkinaseandamemberoftheRAFfamilythatincludesARAFandCRAF(alsoknownasRAF1).RAFkinasesactdownstreamofRASandareresponsibleforMAPK/ERKkinase(MEK)andextracellularregulatedkinase(ERK)activationinthemitogen-activatedproteinkinase(MAPK)pathway,aconservedsignallingcascadethatcontrolscellproliferationandsurvival.1,21.Wellbrock,C.;Karasarides,M.;Marais,R.Nat.Rev.Mol.CellBiol.2004,5,875.2.Garnett,M.J.;Marais,R.CancerCell2004,6,313分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市Fig.1.OverviewoftheRAS/RAF/MEK/ERKsignalingpathway.Uponbindingofgrowthfactors(GF)toreceptortyrosinekinases(RTK),RASbecomesactivatedattheplasmamembraneviaGRB2andSOS.ActivatedRASrecruitsRAFtotheplasmamembranewhereitinturnbecomesactivated.RAFphosphorylatesandactivatesMEK,whichinturnphosphorylatesandactivatesERK.ActivatedERKmediatesvariouscellularresponses,suchasproliferation,survival,anddifferentiation.DhomenN.BRAFsignalingandtargetedtherapiesinmelanoma.HematolOncolClinNorthAm2009;23:529-45,ix.DOI:10.1016/j.hoc.2009.04.001分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市GTGGAG分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市分子靶向抗肿瘤药物——研发与上市ThemostcommonBRAFmutationisaglutamateforvalinesubstitutionatposition600(V600EBRAF).ThismutantBRAFis500foldactivatedanddrivesconstitutiveactivationofthesignallingpathway:theactivatedBRAFderegulatessignalsdownstreamintheMAPK/ERKpathwayleadingtoalterationofgeneexpressionthatregulatescellproliferationandsurvival,thuscontributingtooncogenesis.5,65.Hoeflich,K.P.;Herter,S.;Tien,J.;Wong,L.;Berry,L.;Chan,J.;O’Brien,C.;Modrusan,Z.;Seshagiri,S.;Lackner,M.;Stern,H.;Choo,E.;Murray,L.;Friedman,L.S.;Belvin,M.CancerRes.2009,69,3042.6.Wan,P.T.;Garnett,M.J.;Roe,S.M.;Lee,S.;Niculescu-Duvaz,D.;Good,V.M.;Jones,C.M.;Marshall,C.J.;Springer,C.