新型PARP抑制剂veliparib_徐春秀

现代药物与临床Drugs&Clinic第28卷第1期2013年1月•69••未来药物•新型PARP抑制剂veliparib徐春秀1,2，石玉2，张师愚1，刘日1,2，李靖3，周祥4，邹美香2，李祎亮2*1.天津中医药大学，天津3001932.天津药物研究院天津市新药设计与发现重点实验室，天津3001933.中国矿业大学，江苏徐州2211164.广西中医药大学，广西南宁530001摘要：肿瘤细胞能够激活自身DNA的损伤修复机制进行修复，从而导致其对抗肿瘤药物和放疗产生耐药性，而聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶（polyADP-ribosepolymerase，PARP）是一种DNA修复酶，在DNA修复通路中起关键作用。veliparib是一种新型高选择抑制PARP的苯并咪唑类化合物，体内外实验表明本品具有显著的抑制PARP活性的作用。在治疗转移性乳腺癌、结肠癌、转移性黑色素瘤和脑肿瘤方面已取得显著的效果，其与替莫唑胺联用治疗乳腺癌的研究即将进入III期临床。关键词：veliparib；PARP抑制剂；抗肿瘤中图分类号：R91文献标志码：A文章编号：1674-5515(2013)01-0069-05DOI:10.7501/j.issn.1674-5515.2013.01.020NovelPARPinhibitor—veliparibXUChun-xiu1,2,SHIYu2,ZHANGShi-yu1,LIURi1,2,LIJing3,ZHOUXiang4,ZOUMei-xiang2,LIYi-liang21.TianjinUniversityofTraditionalChineseMedicine,Tianjin300193,China2.TianjinKeyLaboratoryofMolecularDesignandDrugDiscovery,TianjinInstituteofPharmaceuticalResearch,Tianjin300193,China3.ChinaUniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221116,China4.GuangxiUniversityofChineseMedicine,Nanning530001,ChinaAbstract:TumorcellsareabletoactivatetheirownDNAdamagerepairsoastorepairethemselves,thuscausingdrugresistanceagainstantitumordrugsandradiotherapy.Whilepolyadenylationdiphosphateribosetransferase(polyADP-ribosepolymerase,PARP)isaDNArepairenzymewhichplaysakeyroleinDNArepairpathways.VeliparibisanoveloralbenzimidazolederivativethatisahighlypotentandselectivePARP.TheinvivoandinvitroexperimentsshowthatveliparibhasasignificantinhibitiononPARPactivity.Inthetreatmentofmetastaticbreastcancer,coloncancer,metastaticmelanoma,andbraintumor,thecompoundhasmadeasignificanteffect,anditscombinationwithtemozolomideisgoingtoenterphaseIIIinclinicforthetreatmentofbreastcancer.Keywords:veliparib;PARPinhibitors;antitumor1药物概况通用名：veliparib别名：ABT-888化学名：2-[(2R)-2-甲基-2-吡咯烷基]-1H-苯并咪唑-7-甲酰胺CAS：912444-00-9分子式：C13H16N4O相对分子质量：244.29原研公司：雅培结构见图1适应症：转移性乳腺癌、结肠癌和转移性黑色素瘤、脑肿瘤收稿日期：2012-12-02作者简介：徐春秀（1986—），硕士研究生，研究方向为分子靶向抗肿瘤药物的设计、合成、工艺研究及其药理筛选。E-mail:[e-mail]*通信作者李袆亮Tel:[phone]E-mail:[e-mail]现代药物与临床Drugs&Clinic第28卷第1期2013年1月•70•图1veliparib的结构Fig.1Structureofveliparib目前阶段：即将进入III期临床2相关背景癌症的治疗始终是当今世界一大难题。到目前为止，大部分抗肿瘤药物都是通过损伤DNA途径来达到杀灭肿瘤细胞的，但由于肿瘤细胞能够激活自身DNA的损伤修复机制进行修复，进而在药物治疗和放疗过程中会产生抗性，通过进一步研究发现肿瘤细胞中DNA修复酶有过度表达的现象[1-2]。因此阻断DNA修复通路是肿瘤治疗的一个重要新途径。聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶（polyADP-ribosepolymerase，PARP）是一种DNA修复酶，PARP家族至少含有6个成员，分别为PARP-1、PARP-2、PARP-3、PARP-4/VPARP，Tankyrase-1和Tankyrase-2等。PARP具有催化ADP-核糖单元的功能，即将ADP-核糖单元从烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamideadeninedinucleotide，NAD+）转移至各种受体蛋白，PARP还具有保持染色体结构完整、参与DNA复制和转录的作用，并且在维持基因组稳定和细胞死亡过程中也发挥着重要作用。经过进一步的研究发现PARP是肿瘤发展和炎症发生过程中的主要转录因子，在其转录过程中发挥着关键的作用。DNA损伤断裂时会激活PARP，它作为DNA损伤的一种分子感受器，具有识别、结合到DNA断裂位置的功能，进而激活、催化受体蛋白的聚ADP核糖基化作用，参与DNA的修复过程[3]。因此，抑制PARP的活性能够增强放疗和DNA损伤类化疗药物的效果。进而达到治疗肿瘤的效果。PARP也是当今癌症治疗的一个新靶点。veliparib为苯并咪唑类结构的第3代活性高、选择性好的PARP抑制剂。主要作用于PARP-1和PARP-2。目前veliparib与全脑放疗联合应用治疗转移性脑瘤已经进入I期临床阶段，而用于治疗转移性乳腺癌、结肠癌和转移性黑色素瘤也进入II期临床阶段。据报道其与替莫唑胺联合应用于治疗乳腺癌的研究即将进入III期临床[4]。3PARP抑制剂的作用机制PARP-1是由1014个氨基酸残基组成的，相对分子质量为1.16×105，在体内含量昀高，PARP-1主要由3个结构域即N端、中间区域和C端组成；其中，N端是含有2个锌指基序的DNA结合结构域，中间区域是由两个紧密相连的核定位信号序列组成且具有capase-3酶切功能，C端是具有催化功能的结构域，以NAD+为底物，催化聚腺苷二磷酸核糖的合成[5]。目前多数PARP-1抑制剂的作用靶点是在C端。PARP-1抑制剂同底物NAD+的结构相似，通过竞争NAD+与PARP催化活性位点的结合，进而对PARP产生抑制。在DNA单链修复中，PARP-1发挥着主导作用，它作为DNA损伤的一种分子感受器，在DNA损伤后被激活，识别并结合到DNA断裂部位，在断裂部位起到减少重组发生的作用，避免受损DNA受核酸外切酶的作用。它与DNA缺口结合使其催化活性提高，并在结合后通过自身的糖基化作用形成同型二聚体来催化NAD+，将其分解为烟酰胺和ADP核糖，再以ADP核糖为底物，将核受体蛋白聚ADP核糖化形成线状或直链的PARP-1-ADP核糖多聚物。这些多聚ADP核糖支链能防止附近的DNA分子与损伤的DNA进行重组；能够降低PARP-1与DNA的亲和性，将PARP-1从DNA断裂处解离下来，然后引导DNA修复酶与DNA缺口结合，在损伤部位进行修复。在细胞内的聚ADP核糖水解酶可以将解离下来的PARP-1-ADP核糖多聚物裂解，重新形成PARP-1与ADP核糖。ADP核糖可重新用于烟酰胺合成NAD+。而PRAP-1可重新被激活与DNA结合，如此反复循环进行DNA损伤的修复[6-9]。在肿瘤细胞中，当PARP活性受抑制时DNA损伤修复就会出错，随着易错修复的DNA损伤增多，肿瘤细胞就会死亡，从而达到治疗肿瘤的目的[4]。4药物合成[10-11]首先以L-丙氨酸乙酯（1）为原料，在碳酸钾、碘化钠存在下，于N,N-二甲基甲酰胺反应溶剂中与3-溴丙醇反应，得(S)-N-羟丙基丙氨酸乙酯（2）；2与二碳酸二叔丁酯反应得(S)-N-叔丁氧羰基-N-羟丙基丙氨酸乙酯（3）；3在四溴化碳溶剂中与三苯基膦反应得(S)-N-叔丁氧羰基-N-溴丙基丙氨酸乙酯（4）；4在N,N-二甲基甲酰胺反应溶剂中与六甲基二硅基胺基钾反应得(R)-1-叔丁氧羰基-2-甲基-2-乙氧现代药物与临床Drugs&Clinic第28卷第1期2013年1月•71•甲酰基吡咯烷（5）；5于氢氧化钠水溶液中水解得(R)-1-叔丁氧羰基-2-甲基吡咯烷-2-羧酸（6）；以2-氨基-3-硝基苯甲酸（7）为原料在二氯亚砜与氨气存在下反应生成2-氨基-3-硝基苯甲酰胺（8）；然后8在氢气存在下钯碳催化还原生成2，3-二氨基苯甲酰胺（9）；6与9在DCC与HOBt作用下反应得1-[(R)-1-叔丁氧羰基-2-甲基吡咯烷基甲酰基]-2-氨基-3-氨基甲酰基苯胺（10）；10与醋酸反应得2-[(2R)-2-甲基-1-叔丁氧羰基吡咯烷基]-1H-苯并咪唑-7-甲酰胺（11）；11脱保护得2-[(2R)-2-甲基-2-吡咯烷基]-1H-苯并咪唑-7-甲酰胺（veliparib）。合成路线见图2。图2Veliparib的合成路线Fig.2Syntheticrouteofveliparib5药理作用veliparib能有效抑制PARP。体外激酶选择性活性筛选实验表明，其对PARP-1和PARP-2具有显著抑制作用，IC50值分别为5.2、2.9nmol/L。此外，veliparib对人的H1受体、5-HT1A受体和5-HT7受体也有抑制作用，其IC50值分别为5.3、1.5、1.2μmol/L。可以看出veliparib有一定的生物选择性，避免了选择性差而引起的副作用。体外细胞激酶选择性活性筛选试验显示，veliparib抑制C41细胞，EC50为2nmol[12]。veliparib在B16F10小鼠黑色素瘤模型和9L原位鼠神经胶质瘤模型中抑制PARP，从而增强替莫唑胺的抗癌活性。在B16F10小鼠黑色素瘤模型中，替莫唑胺的给药浓度为62.5mg/(kg·d)，veliparib的给药浓度分别为3.1、12.5、25mg/(kg·d)时出现昀大功效的时间在第19天，并且没有观察到明显的细胞毒性反应[12]。在40名健康志愿者的外周血液单核细胞中，使用0.21μmol/Lveliparib处理2h获得的PAR（PARP的一个产物）的水平为47.5%，相对于用靶向药物控制时的50%，显现出更好的水平[13]。在体内肿瘤模型研究中，veliparib和其他细胞毒素药剂如顺铂、卡铂和环磷酰胺联合应用于MX-1转移性乳腺癌瘤模型时显示出强抗癌效力，veliparib给药量为25mg/(kg·d)，卡铂给药量为10、15mg/(kg·d)时，第38天出现昀大功效。相对肿瘤增殖率为34%（P＝0.011）、18%（P＜0.0001）；veliparib给药量为25mg/(kg·d)，环磷酰胺给药量为12.5mg/(kg·d)时，第38天出现昀大功效相对肿瘤增殖率为35%（P＝0.0011）[12]。此外，velip