靶向抗腫瘤前藥系統(tǒng)的研究進展

張丹妮

(錦州市婦嬰醫(yī)院，遼寧錦州 121000)

化療在過去的幾十年中已取得重大進展。目前使用的大多數(shù)抗癌藥物均通過抑制增殖或阻滯細胞周期發(fā)揮抗腫瘤作用?？鼓[瘤藥物選擇性差，他們不僅作用于腫瘤細胞，也作用于快速增殖的正常細胞，如骨髓細胞，腸道上皮細胞，毛囊，淋巴細胞和配子等。這嚴重妨礙抗癌藥物的有效性和長期使用。因此，迫切需要提高抗癌藥物的選擇性。

前藥技術(shù)是實現(xiàn)這一目標的有效途徑?？拱┧幬锏那八帒?yīng)被運送到腫瘤細胞中，在那里通過天然或重組的酶作用轉(zhuǎn)化為母體藥物發(fā)揮細胞毒作用［1］。卡培他濱 (5＇－脫氧－5－氟氨基甲酸酯;希羅達?)，療效是其前藥5－氟尿嘧啶的三倍，可用于治療實體瘤，包括乳腺癌和大腸癌，是化療藥物前藥的先驅(qū)［2］。在腫瘤細胞中過表達的酶、肽類轉(zhuǎn)運蛋白、抗原等可作為抗腫瘤前藥的靶標。目前前景看好的新型化療前藥策略包括:酶激活前藥:抗體導(dǎo)向酶前體藥物療法 (ADEPT)和基因?qū)蛎盖绑w藥物療法(GDEPT);靶向配體偶聯(lián)前藥:抗體偶聯(lián)藥物，肽類偶聯(lián)藥物，適體偶聯(lián)藥物，以及葉酸偶聯(lián)藥物;裂解酶前藥;膜轉(zhuǎn)運相關(guān)的前藥;聚合前藥。本綜述主要討論前兩類前藥技術(shù)。

1 酶激活類前藥

提高化療特異性的一種方法是酶激活前藥療法，即無毒性的藥物，可通過與導(dǎo)入腫瘤部位的外源性酶 (ADEPT)或腫瘤細胞內(nèi)表達的酶 (GDEPT)相互作用，從而轉(zhuǎn)化為細胞毒藥物。這兩種策略所用的藥物前體為抗代謝物和烷化劑［3］。GDEPT在文獻中也有其他的叫法，如自殺基因療法 (SGT)，病毒定向酶前體藥物療法 (VDEPT)，前體藥活化的基因療法 (GPAT)［4－5］。酶激活的前體藥物的實例列于表1。

ADEPT的原理是使用與腫瘤相關(guān)抗原相對應(yīng)的抗體，使酶在腫瘤附近濃集。無毒的前體藥物，是酶的良好底物，通過靜脈注射進入機體，然后僅在腫瘤部位與酶相互作用轉(zhuǎn)化為細胞毒藥物，從而導(dǎo)致腫瘤細胞死亡。有效安全的ADEPT應(yīng)滿足下列條件:前體藥物水溶性良好，且不易被細胞攝取;藥物可被高效迅速地轉(zhuǎn)運至癌細胞;抗體－酶復(fù)合物可特異性的結(jié)合癌細胞;酶的固有活性高;酶不能被前體藥物或藥物滅活;酶的免疫原性低［6］。人源性酶不適用于ADEPT，因為這將導(dǎo)致前體藥物在腫瘤以外的部位轉(zhuǎn)化為細胞毒性藥物，從而導(dǎo)致全身毒性。然而，ADEPT目前采用的非人源酶會誘導(dǎo)免疫應(yīng)答，這將導(dǎo)致其使用的局限性［7］，如王浩等分離純化β－內(nèi)酰胺酶作為ADEPT系統(tǒng)的活化酶［8］。

表1 酶激活的前體藥物的實例

表2 基因?qū)虻拿盖八幆煼?(GDEPT)

GDEPT，類似于ADEPT，包括兩步:第一步，外源性酶的基因被轉(zhuǎn)運至腫瘤細胞。第二步，系統(tǒng)地給予無毒的前體藥物，通過酶代謝為細胞毒藥物［9－10］。GDEPT使用的酶催化的特定反應(yīng)不能被內(nèi)源性酶催化，而且需要足夠大的量以用于前體藥物轉(zhuǎn)化。這種外源性酶可分為兩類:一類為非哺乳動物 (如病毒，細菌，酵母等)起源的酶，如從單純性皰疹或水痘帶狀皰疹病毒中得到的胸苷激酶(TK)，胞嘧啶脫氨酶 (CD)，尿嘧啶磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(UPRT)，嘌呤核苷磷酸化酶 (PNP)，以及從大腸桿菌中得到的硝基還原酶 (NR)。另一類為人源性的酶，在腫瘤細胞中無表達或低表達，如脫氧胞苷激酶 (DCK)和細胞色素 P450［11］。

非哺乳動物起源的酶的主要缺點是其潛在的免疫原性。而第二類酶不大可能引發(fā)免疫反應(yīng)，但大多會導(dǎo)致前體藥物正常細胞中的激活［12］。許多病毒和非病毒基因轉(zhuǎn)運系統(tǒng)被用來作為轉(zhuǎn)運治療性DNA的工具，其中，逆轉(zhuǎn)錄病毒使用最為廣泛。為了增加GDEPT的腫瘤選擇性，腫瘤特異性調(diào)控元件結(jié)合在基因表達載體中。如前列腺特異性抗原(PSA)的特定啟動子或前列腺膜特異性抗原 (PMSA)特異性啟動子/增強子結(jié)合于GDEPT病毒載體中，從而實現(xiàn)基因在前列腺癌細胞中的特異性表達［13］。

GDEPT的一個重要特征就是所謂的旁觀者或鄰近細胞的殺傷作用，它可以分為兩大類:(1)局部殺傷:細胞毒活性藥物被動擴散，不依賴間隙連接擴散到周圍的細胞，包括酶表達缺陷的細胞，并殺死他們;(2)遠距離殺傷:死亡的細胞可以通過自然殺傷細胞、T細胞和巨噬細胞介導(dǎo)的宿主免疫應(yīng)答激發(fā)全身性的抗癌效應(yīng)［14］。GDEPT的前體藥物與其原藥相比，必須是低毒性的，而且在生理條件下是活性酶的合適底物。此外，它們應(yīng)具有良好的藥理學(xué)和藥代動力學(xué)特性，是化學(xué)穩(wěn)定的，在腫瘤間隙中容易擴散。而所形成的細胞毒性藥物，應(yīng)該是代謝穩(wěn)定且保留時間足夠長，以達到預(yù)期的治療效果［15］。

2 靶向配體偶聯(lián)前藥

此類前藥中的一類是將腫瘤特異性單克隆抗體 (或抗體片段)與抗腫瘤藥物結(jié)合，如葉酸拮抗劑，蒽環(huán)類，紫杉烷類和長春花生物堿類。通過抗體－抗原的特異性識別，將藥物運輸?shù)侥[瘤細胞。到達靶部位后，通過受體介導(dǎo)的胞飲作用，復(fù)合物進入細胞內(nèi)，藥理學(xué)活性物質(zhì)在細胞內(nèi)釋放發(fā)揮細胞毒作用。主要的腫瘤特異性抗原包括:CD19，CD22，CD33，CD56，MUC16，TAG －72，PMSA，表皮生長因子受體2(HER－2)和αV整合素。應(yīng)當強調(diào)的是，這些抗原中的一些在特定類型的癌癥中高水平優(yōu)先表達，如卵巢癌的MUC16，前列腺癌中的 PMSA，人腺癌中的TAG－72［16］。這種前藥設(shè)計仍有待解決的主要問題包括:免疫原性，對實體瘤的選擇性和滲透性［17］。

用于癌癥治療的肽類結(jié)合前藥的肽段是腫瘤細胞中高表達的腫瘤特異性抗原或轉(zhuǎn)運肽的特異性配體。這些配體和化療藥物直接或間接結(jié)合。與抗體相比，肽類具有很多優(yōu)勢:分子量特別小，細胞通透性非常好，便于生產(chǎn)。到目前為止，促黃體激素釋放激素 (LHRH)通過聚乙二醇(PEG)與喜樹堿共軛制成的前藥獲得了很好的結(jié)果。

適配體是將單鏈DNA或RNA寡核苷酸結(jié)合到具有高特異性和親和力的特異性靶分子上。一般來講，他們是穩(wěn)定，無免疫原性，易于合成。幾種配體對腫瘤相關(guān)蛋白的特異性，如血小板源生長因子 (PDGF)，血管內(nèi)皮生長因子 (VEGF)，Ⅲ型表皮生長因子受體 (HER3)，核因子kB(NFkB)，粘蛋白C或前列腺特異性膜抗原 (PSMA)等，通過一種被稱為細胞指數(shù)富集的配體系統(tǒng)進化 (細胞SELEX)的體外過程完成。目前關(guān)于這類前藥的研究主要集中于其對急性淋巴細胞性白血病細胞，前列腺癌和乳腺癌細胞的細胞毒作用［18－21］。

2.1 前藥在抗癌光動力療法 (PDT)中的應(yīng)用 光動力療法 (PDT)是一種批準用于臨床治療癌癥的方法。與常規(guī)化療相比，PDT的優(yōu)勢在于其全身性毒性反應(yīng)低，能夠選擇性地破壞腫瘤組織。PDT結(jié)合具有光敏特性的藥物——光敏劑，通過特定類型的光線殺死光敏細胞。通過給予光敏劑并使其在惡性腫瘤組織富集，適當波長的光被引導(dǎo)到組織，隨后光敏劑的激活導(dǎo)致光的能量轉(zhuǎn)移到分子氧，轉(zhuǎn)而產(chǎn)生氧自由基，產(chǎn)生細胞毒作用［22］。

卟啉衍生物是眾所周知的光敏劑，但是由于其生物利用度低、給藥困難，使其使用受到限制，而ALA(5－氨基乙酰丙酸)是一種用于多步合成血紅蛋白的內(nèi)源性底物。在體內(nèi)，ALA的催化合成是血紅素生物合成途徑的限速步驟，因此，外源性ALA的攝入會導(dǎo)致原卟啉IX在癌細胞中的富集。此外，ALA可以多種途徑給藥，口服，靜脈注射或透皮，大大的提高了生物利用度。

2.2 鐵螯合劑在癌癥治療中的應(yīng)用 鐵在癌癥發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要的作用。游離鐵離子參與哈伯－韋斯和芬頓反應(yīng)，導(dǎo)致氧自由基 (ROS)的產(chǎn)生，在致癌過程中發(fā)揮了重要作用。此外，對于快速增殖的腫瘤細胞中的原卟啉IX轉(zhuǎn)換成血紅蛋白過程，鐵是必要的。因此，用螯合劑結(jié)合游離鐵離子，可抑制氧自由基的產(chǎn)生，并促進原卟啉IX的積累。這反過來又提高了ALA和其前體藥物的療效。由于鐵與螯合劑內(nèi)結(jié)合達到一定的強度也可能產(chǎn)生氧自由基，螯合劑不應(yīng)與體內(nèi)自然結(jié)合的鐵蛋白相互競爭［23］。這個特定的目標已經(jīng)實現(xiàn)，Charkoudian［24］設(shè)計合成了異煙酸酰肼頻哪醇硼酸酯。原位合成的化合物是無效的，并不會與鐵蛋白競爭。而氧化應(yīng)激產(chǎn)生的過氧化氫會激活這種前螯合劑，其活性形式為:水楊醛異煙酰腙。

3 結(jié)論與展望

前藥策略是提高療效、降低毒副作用的最有前景的方法之一。它通過不同的機制達到目標，如提高溶解度、穩(wěn)定性，改善滲透性和生物利用度，延長生物半衰期，以及提高組織靶向性［24］。因此，前體藥物正在成為藥物研發(fā)的必不可少的一部分。它的重要性不言而喻，前藥在批準的新藥實體中所占的比例越來越大。盡管前藥研究已經(jīng)取得了重大進展，但仍需繼續(xù)努力，尤其是在藥物發(fā)現(xiàn)的早期階段。前體藥物，將以無盡之姿占有在藥物治療學(xué)的一席之地。

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