多靶点酪氨酸激酶抑制剂的研究进展

HansJournalofMedicinalChemistry药物化学,2016,4(4),42-54PublishedOnlineNovember2016inHans.://dx.doi.org/10.12677/hjmce.2016.44006文章引用:刘丹,李雪,张毅,彭鹏辉.多靶点酪氨酸激酶抑制剂的研究进展[J].药物化学,2016,4(4):42-54.*,XueLi,YiZhang,PenghuiPengCollegeofPharmaceuticalandBiologicalEngineering,ShenyangUniversityofChemicalTechnology,ShenyangLiaoningReceived:Nov.10th,2016;accepted:Nov.27th,2016;published:Nov.30th,2016Copyright©2016byauthorsandHansPublishersInc.ThisworkislicensedundertheCreativeCommonsAttributionInternationalLicense(CCBY).多靶点酪氨酸激酶抑制剂的研究进展刘丹*，李雪，张毅，彭鹏辉沈阳化工大学，制药与生物工程学院，辽宁沈阳收稿日期：2016年11月10日；录用日期：2016年11月27日；发布日期：2016年11月30日摘要多靶点酪氨酸激酶抑制剂的研究已经成为近年来抗肿瘤药物研究的新趋势。本文整合国内外相关文献，OpenAccess*通讯作者。刘丹等43综述了近年来各课题组对不同结构的酪氨酸激酶抑制剂及抗肿瘤活性的研究进展，以期为酪氨酸激酶抑制剂的研究与开发提供参考。关键词多靶点，酪氨酸激酶抑制剂，抗肿瘤1.引言目前癌症和心脑血管疾病已经占据全世界主要死因的前两位，虽然近年来对于癌症的相关研究已经取得了很大的进步，但是现有的抗肿瘤药物存在高毒性、易产生耐药性等缺点[1][2][3][4]。因此研究新型靶向药物和满足全新治疗手段所需求的药物，已成为全球药业公司和各国政府的关注重点和未来研究发展的方向[5]。人类基因组的数据表明，目前已知的蛋白激酶家族有518个成员[6][7]，它们主要通过传递细胞内外的信号来调控细胞重要的生理过程。蛋白酪氨酸激酶(Proteintyrosinekinases(PTKs))作为蛋白激酶家族中非常重要的一员，PTKs将三磷酸腺苷(AdenosineTriphosphate,ATP)上的γ-磷酸基转移到底物的蛋白酪氨酸残基上，通过将酚羟基磷酸化来完成细胞间的信息传递，在细胞发育、调节和肿瘤细胞的分化、迁移、凋亡等过程中起着至关重要的作用[8][9]，若PTKs在调节过程中失控将会影响其下游信号通路的正确激活，进而引起细胞增殖调节功能紊乱而引发许多疾病，如酪氨酸激酶活性过高使受体磷酸化进而激活下游信号，导致细胞过度转化、增殖、对抗细胞凋亡、促进细胞生存进而形成恶性肿瘤[10][11][12]，因此，将酪氨酸激酶作为新型靶点研制该类激酶抑制剂来抑制酪氨酸激酶的过度表达，恢复其生理平衡，已经成为一种新的抗肿瘤药物研究方向[13][14][15]。本文简要将蛋白酪氨酸激酶分为四大类，在此基础上分别介绍了近年来各课题组对多靶点酪氨酸激酶抑制剂的研究进展。希望能够以此为多靶点酪氨酸激酶抑制剂的相关研究与抗肿瘤药物开发提供参考。2.蛋白酪氨酸激酶的分类人类基因组目前已发现约2000个激酶，其中蛋白酪氨酸激酶已超过90个。蛋白酪氨酸激酶家族主要以跨膜受体或胞质形式参与细胞信号转导过程，按照其结构、功能和在细胞内存在的位置大致可分为两类：受体酪氨酸激酶(receptortyrosinekinase,RTK)和非受体酪氨酸激酶(nonreceptortyrosinekinase,NRTK)[8]。RTK均为单次跨膜运输，NRTK又可细分为：①核内酪氨酸激酶，如Abl家族和Wee家族；②胞质酪氨酸激酶，如Src家族、Tec家族、ZAP70家族、JAK家族[16]等。2.1.受体酪氨酸激酶受体酪氨酸激酶(RTK)是一类可以使酪氨酸激酶磷酸化的穿膜受体蛋白[17]，通常具有以下结构：可以与配体相结合的胞外结构域、单次跨膜的疏水α螺旋区及含有RTK活性的细胞内结构域[18]。其配体一般为蛋白类激素以及膜结合或可溶性的多肽。含有RTK活性的细胞内结构区域即酪氨酸激酶的作用部位，该处具有自磷酸化位点，当其内在的催化活性被激活时，受体可以通过二聚化或寡糖化使这两个催化区域相结合，并转移活化口袋中的共生残基的磷酸，受体本身激酶活性将被激活进而自动磷酸化酪氨酸残基。若激酶过度表达，将有可能导致恶性肿瘤的形成[19]。目前已知的58种受体酪氨酸激酶，根据细胞内外区域结构即受体/配体的不同可以被划分为20多个亚家族[20]，包括：表皮生长因子受体(epidermalgrowthfactorreceptor,EGFR)、血小板源生长因子受体刘丹等44(platelet-derivedgrowthfactorreceptor,PDGF)、成纤维细胞生长因子受体(fibroblastgrowthfactorreceptor,FGFR)、血管内皮生长抑制因子受体(vascularendothelialgrowthfactorreceptor,VEGFR)、神经生长因子受体(nervegroethfactorreceptor,NGFR)、原肌球蛋白受体激酶(Tropomyosin-relatedkinase,TRK)、肝细胞生长因子受体(hepatocytegrowthfactorreceptor,HGFR)、红细胞生成素产生肝细胞受体(erythropoietin-producinghepatocellularreceptor,EPHR)、血管生成素受体(TIE)、白细胞酪氨酸激酶(LTK)家族[21]等，它们在不同的细胞活动中发挥着非常重要的作用。2.2.非受体酪氨酸激酶非受体酪氨酸激酶(NRTK)的调节机制差异较大，一般通过与细胞因子、生长因子或激素等跨膜受体发生物理作用进行胞外信号响应。经过长时间的研究发现，该类受体在某一条件下与胞外配体或黏着成分结合会使其活化。例如，在PDGFR激活Src的同时，与Src结构相似的酪氨酸激酶可与T细胞中T细胞抗原受体复合物、CD4或CD8抗原等相结合。HER-1在Src帮助下激活STAT因子；同理，JAK激酶(Januskinase)家族在配体与细胞因子受体结合时被活化，进而磷酸化STAT因子，信号最终传导至细胞核内激活转录；IFN-γ也可通过与受体相结合发生磷酸化，进而与STAT相结合。在JAK的催化作用下，依照同样的活化机理，STAT二聚体转移到核内结合到DNA启动子的活化序列上，诱导靶基因表达从而促进合成多种蛋白质，提高了细胞抗病毒活性[22]。3.多靶点小分子酪氨酸激酶抑制剂发展概况酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)是小分子抑制剂，能够渗透过细胞膜并靶向肿瘤细胞和周围内皮和血管激酶受体的特定部位，从而阻断细胞增殖信号传导途径[23]。TKIs从结构上大致可以分为以下几大类：喹唑啉类、喹啉类及苯胺、苯酰胺类等，这些抑制剂的母核大多模拟ATP中腺嘌呤结构即含有含氮原子杂环的同时结构中都有一个或多个杂原子。它们分别对特定或多个酪氨酸激酶具有专一或选择性抑制作用[24]。3.1.喹唑啉类酪氨酸激酶抑制剂目前，经FDA审核批准了一批EGFR小分子靶向抑制剂，大多数属于喹唑啉类——已发现的选择性最好、活性最高的要属苯胺喹唑啉类化合物，其主要作用于EGFR，目前已有数个该类抑制剂上市，还有大量正在开发或已经进入临床的化合物[25][26]。为了提高活性一般采用以下形式对结构进行改造：在苯胺3位取代基添加亲脂性取代基，将苯胺上的H替换为F、Cl、Br或I原子；在喹唑啉的6、7位上连接给电子基团；在喹唑啉环上的7位取代位置引入N、O原子[27]。目前上市的各种含喹唑啉基团的酪氨酸激酶抑制剂的结构均符合以上构效关系。AstraZeneca[28]公司开发的苯胺喹唑啉类化合物——吉非替尼(Gefitinib,ZD-139)可以竞争结合EGFR-TK催化区上Mg2+-ATP，选择性抑制ErbB受体同时也可以抑制有丝分裂原活化蛋白激酶的活化。在异种移植模型中，对降低肿瘤细胞生长速度、缩小甚至使其生长停滞起很大作用，经IDEAL-1(IressaDoseEvaluationinAdvancedLungCancer)研究[29]对其250mg∙d−1和500mg∙d−1剂量组治疗进行安全性和缓解性测试结果显示有效率分别为18.4%和19.0%，IDEAL-2[30]实验结果显示有效率分别为11.8%和8.8%，不良反应率为6.9%和17.5%，两组的症状缓解率分别为43%和34%，该药物通过口服可以广泛分布于身体组织和器官中，药物生物利用率高达50%~60%，2002年首次于日本上市，2003年5月作为三线单一治疗药物在美国及澳大利亚获准用于治疗晚期非小细胞肺癌，常见副反应为皮疹、粉刺、腹泻、恶心、呕吐等[31]。刘丹等45Enetech公司与OSI公司联合开发的厄洛替尼(Erlotinib,Genentech)是一种以EGFR为靶点的小分子酪氨酸酶抑制剂。体内体外实验资料表明Erlotinib可以特异地抑制EGFR激酶活性(IC50=2μM)，对比其他酪氨酸激酶抑制剂相比效果显著。经Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期临床试验结果显示，它可以明显延长患者平均生存期效果优于同期另一药物吉非替尼,主要副反应为头痛、疲劳、恶心、呕吐、腹泻及痤疮样皮疹。2002年进入FDA新药审批程序，两年后获得美国FDA批准用于治疗一线化疗失败的局部晚期或转移性非小细胞肺癌[32]，目前已经在瑞士、德国、英国、爱尔兰等国上市。李冬冬[33]等设计并合成了一系列靶向EGFR酪氨酸激酶的喹唑啉骨架肉桂酰胺类衍生物(1-25)(见表1)，并初步测试了它们对肿瘤细胞抗增殖活性和体外EGFR激酶抑制活性。其中大部分化合物表现出对非小细胞肺癌细胞A549和小鼠黑色素瘤细胞B16-F10细胞抗增殖活性。经构效分析和优化，得到活性较好的两种化合物24和25，它们对EGFR激酶的抑制活性IC50值分别为0.12μM和0.19μM。HU[34]等人报道了25个作为C-Kit的强效抑制剂的化合物，它们都属于芳氨基喹唑啉类，抑制作用是蛋白酪氨酸磷酸酶(Src)、丝裂原活化蛋白激酶(p38)、淋巴细胞特异性蛋白酪氨酸激酶(Lck)和血管内表皮生长因子受