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书书书靶向细胞色素Ｐ４５０酶系：抗肿瘤药物发展的新思路汪 颖１，杜丽娜２（１．首都医科大学附属复兴医院，北京 １０００３８；２．军事医学科学院放射与辐射医学研究所，北京 １００８５０）摘要：细胞色素Ｐ４５０（ＣＹＰ）代表了一大类可催化大量内源性和外源性底物代谢的亚铁血红素酶系。肿瘤治疗中靶向ＣＹＰ酶系的第一个成功应用是治疗乳腺癌的高效ＣＹＰ１９抑制剂（芳香酶）的开发。芳香酶抑制剂为雌激素依赖型肿瘤的激素去势疗法开辟了新纪元。本文首次全面分析了在药物开发中通过抑制或利用ＣＹＰ酶系治疗肿瘤的策略。关键词：细胞色素Ｐ４５０酶系统；抗肿瘤药中图分类号：Ｒ９７９１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７４０４４０（２００８）０１００６２０３ 收稿日期：２００７１０１２ 作者简介：汪 颖，女，医师，研究方向：重症医学，Ｅｍａｉｌ：ｂｕｔｔｅｒｆｌｙ＿５６４３３５８＠ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ１ 前言细胞色素Ｐ４５０（ＣＹＰ）是一类普遍存在的包含单铁原卟啉Ⅸ辅基的亚铁血红素的蛋白质大家族。大多数ＣＹＰ（分为Ⅰ，Ⅱ级）以各种单氧合酶形式存在。按功能，ＣＹＰ可分为两类：（１）在内源性分子代谢中起特异性作用（如激素）；（２）非特异性作用于外源性分子（如药物、化学药、天然产物等）。所有这些ＣＹＰ都可为化疗及化学防护提供可能的靶点。绝大多数的ＣＹＰ曾经被认为是特异性肝酶。研究表明，负责维生素Ａ（全反式维Ａ酸；ＡＴＲＡ）和维生素Ｄ（１α，２５二羟基维生素Ｄ３；１，２５Ｄ３）抗肿瘤代谢产物代谢的ＣＹＰ表达，是由其在靶细胞中（包括肿瘤）的底物所诱导的。已确定ＣＹＰ家族中的ＣＹＰ１、ＣＹＰ２、ＣＹＰ３存在于健康和癌变肝外组织中。最近已确定ＣＹＰ２Ｗ１具有肿瘤特异性表达。这些结果表明，ＣＹＰ在肿瘤的形成和发展中有重要作用。利用天然或合成小分子靶向ＣＹＰ在肿瘤预防和治疗中有巨大应用前景。靶向ＣＹＰ的策略包括：（１）设计能抑制酶的分子；（２）设计能被酶激活的前药；（３）能靶向酶免疫反应的免疫治疗；（４）在肿瘤细胞中表达特异ＣＹＰ的基因治疗。本文重点介绍了基于（１）（２）策略的能靶向ＣＹＰ的小分子，包括治疗和预防肿瘤的激素、维生素及生物异源物质代谢。２ ＣＹＰ和激素依赖性肿瘤２１ 芳香酶（ＣＹＰ１９）治疗乳腺癌（ＢＣａ）的芳香酶抑制剂的开发是抑制ＣＹＰ应用于肿瘤治疗中的成功范例。多年来，绝经后妇女激素依赖型ＢＣａ的标准药物治疗是使用抗雌激素药他莫昔芬阻断雌激素（Ｅ）与雌激素受体（ＥＲ）结合。但他莫昔芬有许多缺点，它在许多组织中是部分ＥＲ激动剂，且会产生他莫昔芬耐药性。一种替代他莫昔芬治疗的方法是抑制雌激素合成。此方法的靶点是芳香酶，它能催化由雄激素到雌激素转化（芳香化）的限速步骤。第一个成功的芳香酶抑制剂是福美坦（４羟雄烯二酮，４ＯＨＡ）在１９７７年被证明对ＢＣａ有效。由此又开发了几个芳香酶选择性抑制剂，都已被批准用于治疗ＢＣａ，且临床试验证明作为一线治疗药物对治疗患有激素敏感型ＢＣａ的绝经后妇女较他莫昔芬更有效。２２ １７α羟化酶／１７，２０裂解酶（ＣＹＰ１７）芳香酶抑制剂的临床成功提出一个问题，即类似方法是否可用于治疗雄激素依赖性肿瘤，如前列腺癌（ＰＣａ）。目前雄激素去除仍是进展性ＰＣａ的标准疗法。一般通过促黄体素释放激素（ＬＨＲＨ）或促性腺素释放激素（ＧｎＲＨ）激动剂和抗雄激素药（ＡＲ拮抗剂，如比卡鲁胺、氟他胺）治疗而达到去除雄激素的目的。但ＬＨＲＨ和ＧｎＲＨ激动剂不能完全阻止肾上腺（大概合成总睾酮的１０％）合成睾酮，且抗雄激素药可作为表达变异和（或）过度表达ＡＲ的ＰＣａ细胞的弱激动剂。总之雄激素在激素顽固性ＰＣａ中起到重要作用。而且最新研究表明，脂肪组织可产生雄激素。因此可全身性抑制雄激素产生的化合物（与全身性抑制ＢＣａ中雌激素产生相似）能更有效地治疗ＰＣａ。生成睾酮的最后一步需要同一种酶［１７α羟化·２６·ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈ ２００８Ｆｅｂ；３５（１）酶／１７，２０裂解酶（ＣＹＰ１７）］催化两个连续反应。因此，ＣＹＰ１７成为全身性抑制雄激素生成的靶点。酮康唑是抗真菌药物，可非特异性抑制许多ＣＹＰ酶，已成为临床上治疗进展性激素顽固性ＰＣａ的二线用药，且对抗雄激素药氟他胺不敏感的患者有效。尽管酮康唑疗效很好，但研制更有效的选择性ＣＹＰ１７抑制剂必然比酮康唑更具治疗优势，如阿比特龙（ａｂｉｒａｔｅｒｏｎｅ）已进入Ⅱ期临床试验。已研发出几种能直接抑制ＣＹＰ１７及雄激素受体的分子，其中ＶＮｌ１２４１是目前唯一在体内抑制ＰＣａ生长疗效好于去势的ＣＹＰ１７抑制剂／抗雄激素药。３ 抑制维生素代谢３１ ２５羟基维生素Ｄ３２４羟化酶（ＣＹＰ２４）维生素Ｄ是通过皮肤暴露于紫外线Ｂ光谱（ＵＶＢ）辐射而合成的。维生素Ｄ的一个活性代谢产物１，２５Ｄ３能起到类似睾酮（Ｔ）、Ｅ的激素作用。但与Ｔ和Ｅ不同，由于１，２５Ｄ３能在包括结肠、前列腺在内的许多肿瘤细胞中抑制增殖、促进分化并诱导凋亡，１，２５Ｄ３被认为有抗癌作用。１，２５Ｄ３用于预防肿瘤也得到流行病学研究的支持，研究表明某些肿瘤发病率与日光暴露呈负相关。１，２５Ｄ３由ＣＹＰ２４催化在Ｃ２４位通过羟基化而失活。与相应正常组织相比，ＣＹＰ２４在肺和结肠肿瘤中的显著过度表达支持了其在肿瘤起始和发展中的作用。因此控制ＣＹＰ２４酶活性有利于１，２５Ｄ３的抗肿瘤活性。限制ＣＹＰ２４活性的策略包括下调酶表达或抑制酶本身。染料木黄酮（ｇｅｎｉｓｔｅｉｎ，一种天然酪氨酸激酶抑制剂）是一种天然的具有抗肿瘤活性的类异黄酮，同ＣＹＰ２７Ｂ１（２５羟基维生素Ｄ１α羟化酶）一样能抑制ＣＹＰ２４转录。临床前研究已广泛评价了染料木黄酮及不同合成衍生物，结果表明作为化学防护和辅助化疗手段效果较好，需临床试验进一步评价。最近合成了能抑制ＣＹＰ２４表达的１，２５Ｄ３类似物ＱＷ１６２４Ｆ２２。ＱＷ１６２４Ｆ２２不具有１，２５Ｄ３的血钙副作用。已证明在裸鼠中ＱＷ１６２４Ｆ２２比１，２５Ｄ３类似物ＥＢ１０８９能更有效地抑制异体移植的成神经细胞瘤。而且ＱＷ１６２４Ｆ２２在１，２５Ｄ３存在时也能抑制ＣＹＰ２４表达，并与１，２５Ｄ３协同作用抑制细胞增殖。这些临床前研究结果说明可将ＱＷ１６２４Ｆ２２开发成抗肿瘤药。很显然，能与ＣＹＰ２４结合并直接抑制酶活性的小分子同样对某些肿瘤有效。目前由于非选择性ＣＹＰ抑制剂酮康唑可抑制ＣＹＰ１７，已用作治疗激素顽固性ＰＣａ的辅助用药。利阿唑（ｌｉａｒｏｚｏｌｅ）最初设计为可抑制ＣＹＰ２６的ＣＹＰ抑制剂，现已证明也能抑制１，２５Ｄ３羟基化，并与１，２５Ｄ３协同作用于非雄激素依赖性ＤＵ１４５ＰＣａ细胞。但利阿唑和酮康唑对ＣＹＰ２７Ｂ１抑制作用比对ＣＹＰ２４抑制作用更强，这就严重限制了其疗效。由于以上限制，选择性ＣＹＰ２４抑制剂更具治疗优势。已开发了强效吡咯类ＣＹＰ２４抑制剂，其先导化合物ＶＩＤ４００对ＣＹＰ２４的选择性远远高于ＣＹＰ２７Ｂ１。最近也开发了１，２５Ｄ３的砜类似物，已证明其先导化合物ＮＨ苯砜亚胺对ＣＹＰ２４特异性很强（ＩＣ５０为７４ｎｍｏｌ·Ｌ－１），而ＣＹＰ２７Ｂ１的ＩＣ５０为５５４ｎｍｏｌ·Ｌ－１，ＣＹＰ２７Ａ１的ＩＣ５０＞１０００ｎｍｏｌ·Ｌ－１。３２ 全反式维Ａ酸（ＡＴＲＡ）羟化酶（ＣＹＰ２６）ＡＴＲＡ是维生素Ａ最具生物活性的代谢产物。尽管ＡＴＲＡ治疗急性早幼粒细胞白血病的临床前疗效和临床效果较好，但ＡＴＲＡ对人类肿瘤的总体临床疗效并不佳，其局限性在于患者抵抗性的产生。同１，２５Ｄ３类似，抗性的产生部分归因于在体内ＡＴＲＡ通过Ｃ４位羟基化快速代谢。这就需要设计研发能抑制ＡＴＲＡ代谢的新药，这种药被称为维Ａ酸代谢阻滞剂（ＲＡＭＢＡ）。某些癌症包括急性早幼粒细胞白血病、ＰＣａ、ＢＣａ和非小细胞肺癌都高水平表达ＣＹＰ２６。这使人们对可特异性靶向ＣＹＰ２６的ＲＡＭＢＡ产生了浓厚兴趣。利阿唑是第一个也是唯一临床上用于肿瘤患者的ＲＡＭＢＡ类药物。利阿唑在ＰＣａ临床前模型中及作为去除雄激素失败的二线用药均疗效较好。随后研究的化合物Ｒ１１５８６６和Ｒ１１６０１０均为ＣＹＰ２６更强效的选择性抑制剂，且在临床前肿瘤模型中疗效较好。已开发的新型化合物还包括吡咯类维生素Ａ、苯乙酸衍生物和２，６双取代萘，所有上述化合物均具针对ＣＹＰ２６的强抑制作用。研究结果证明了ＲＡＭＢＡ对激素顽固性肿瘤的有效性。４ 外源代谢ＣＹＰ和肿瘤４１ ＣＹＰ１ＣＹＰ１酶在人体中表达３种类型：ＣＹＰ１Ａ１，ＣＹＰ１Ａ２和ＣＹＰ１Ｂ１。ＣＹＰ１家族的所有成员仅在肝外组织表达，但ＣＹＰ１Ｂ１很独特，它在许多与正常组织相关的肿瘤中过度表达。这使人们对ＣＹＰ１Ｂ１产生了很大兴趣。ＣＹＰ１Ｂ１在肿瘤发生中的作用得到以下证据支持：（１）表达增加；（２）能激活几种致癌·３６·国际药学研究杂志 ２００８年２月 第３５卷第１期物，其化学类型包括多环芳烃（ＰＡＨ）、杂环胺、芳香胺和硝基多环烃。最重要的是ＣＹＰ１Ｂ１在雌二醇代谢中可催化雌二醇Ｃ４位羟基化。Ｃ４位羟基化在雌激素相关肿瘤发生中有重要作用，这包括２个原因：（１）４羟雌二醇是强效雌激素受体（ＥＲ）激动剂，它对ＥＲ的亲和力比雌二醇高１５倍；（２）４羟雌二醇接下来转变为３，４醌雌二醇，它可与ＤＮＡ结合形成可产生变异的不稳定加成产物。化学预防的一个显著策略是抑制ＣＹＰ１Ｂ１。ＣＹＰ１Ｂ１敲除小鼠对７，１２二甲基苯［ａ］蒽（ＤＭＢＡ）诱导形成的肿瘤有强抵抗性。这些研究说明能阻断ＣＹＰ１Ｂ１表达或活性的化学预防药物的潜在疗效和安全性。如前所述，ＣＹＰ１家族成员受多环芳烃受体（ＡｈＲ）转录调控。由于ＣＹＰ１Ａ１和ＣＹＰ１Ｂ１是通过ＡｈＲ诱导ＣＹＰ１表达的多种致癌物活化所必需的，所以用ＡｈＲ拮抗剂治疗是切实可行的化学预防策略。最近黄酮类———山萘酚被证明可抑制与ＡｈＲ结合的激动剂，能诱导ＡｈＲ／ＡＲＮＴ／ＤＮＡ复合物形成及ＣＹＰ１Ａ１表达的激动剂。其他天然的ＣＹＰ１家族表达抑制剂包括可抑制ＣＹＰ１Ａ１表达和活性的５，７二甲氧基黄酮及芪类植物雌激素白藜芦醇。除ＡｈＲ抑制剂外，已评价了一系列天然和合成化合物直接抑制ＣＹＰ１家族酶活性的能力。已确证多种化合物分子为强效抑制剂，如合成芳香族、香豆素、类黄酮和二苯乙烯类化合物。基于ＣＹＰ１化疗的另一个策略是将非活性前药活化成细胞毒性化合物。据报道白藜芦醇在肿瘤细胞里通过ＣＹＰ１Ｂ１可被活化成活性抗癌药ｐｉｃｅａｔａｎｎｏｌ。另一个化合物ｐｈｏｒｔｒｅｓｓ是苯并噻唑的前药，已进入Ⅰ期临床试验。此药在体内外对抗敏感性肿瘤均表现出良好的临床前疗效。继ｐｈｏｒｔｒｅｓｓ之后，ａｍｉｎｏｆｌａｖｏｎｅ［２（３氟４氨基苯）５氨基６，８二氟７甲基４Ｈ１苯并吡喃４酮］最近也进入Ⅰ期临床试验。目前尚不清楚ｐｈｏｒｔｒｅｓｓ或ａｍｉｎｏｆｌａｖｏｎｅ的长期疗效。如前所述，某些肿瘤发生涉及到ＡｈＲ活化及诱导ＣＹＰ１家族蛋白。从长远角度看，诱导ＣＹＰ１表达的弊大于利。ｐｈｏｒｔｒｅｓｓ和ａｍｉｎｏｆｌａｖｏｎｅ的优良临床前结果能否转化成良好的临床疗效尚需时间验证。设计成能被肿瘤特异性ＣＹＰ１Ｂ１活化的前药还具有另外的安全性优势：不必诱导ＣＹＰ１酶。ＤＭＵ１３５即是一种这样的分子。ＤＭＵ１３５在肿瘤内被ＣＹＰ１Ｂ１转化成活性代谢产物ＤＭＵ１１７，ＤＭＵ１１７是强效非选择性酪氨酸激酶抑制剂（也可能是一种ＣＯＸ抑制剂）。ＤＭＵ１３５正被开发成化学防护药，是第一个特异性靶向于ＣＹＰ１Ｂ１激活的前药。４２ ＣＹＰ２在肝外组织中发现了许多ＣＹＰ２家族成员。值得注意的是人类基因组计划发现了４个新型ＣＹＰ：ＣＹＰ２Ｓ１，ＣＹＰ２Ｒ１，ＣＹＰ２Ｕ１和ＣＹＰ２Ｗ１。这些酶在异物代谢及内源性代谢中均很重要。目前尚不清楚这些酶在肿瘤发生和进展中的潜在作用。由于最近ＣＹＰ２Ｗ１被确证为一种肿瘤特异性ＣＹＰ（尤其在肠肿瘤和