四價(jià)鉑前藥研究現(xiàn)狀與進(jìn)展

朱 杰，張 宸，吳建兵，張奕華，黃張建

（中國(guó)藥科大學(xué)新藥研究中心，南京 210009）

20世紀(jì)60年代順鉑抗腫瘤活性的發(fā)現(xiàn)成為無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域的一個(gè)里程碑［1］。盡管多年來(lái)治療癌癥的策略已從細(xì)胞毒性轉(zhuǎn)變?yōu)榘邢蛑委?，再到免疫學(xué)治療，但鉑類(lèi)藥物仍在癌癥患者治療方案中占據(jù)約一半的數(shù)量［2］。目前臨床批準(zhǔn)上市的鉑類(lèi)藥物都是方形平面二價(jià)鉑［Pt（Ⅱ）］類(lèi)藥物，它們具有兩個(gè)處于順式方向的惰性氨堿供體和不穩(wěn)定的氯化物或氧供體［3］。順鉑（cisplatin）、卡鉑（carboplatin）和奧沙利鉑（oxaliplatin）是經(jīng)美國(guó)FDA批準(zhǔn)，在世界范圍內(nèi)得到廣泛使用的鉑類(lèi)藥物。日本批準(zhǔn)了兩種鉑類(lèi)藥物，其中奈達(dá)鉑（nedaplatin）用于治療非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）、小細(xì)胞肺癌（SCLC）、食管癌和頭頸癌［4］，米鉑（miriplatin）用于治療肝細(xì)胞癌。此外，韓國(guó)批準(zhǔn)了庚鉑（heptaplatin）治療胃癌，中國(guó)批準(zhǔn)了洛巴鉑（lobaplatin）用于治療骨髓性白血?。–ML）、SCLC和轉(zhuǎn)移性乳腺癌［5］（圖1）。

Figure 1 Structures of platinum drugs

順鉑主要通過(guò)主動(dòng)運(yùn)輸（通過(guò)銅轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白ctr1）或被動(dòng)轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞后靶向核DNA［6-7］。順鉑易水解并生成更具反應(yīng)性的Pt（Ⅱ）水絡(luò)合物，后者更容易與DNA 交聯(lián)從而抑制轉(zhuǎn)錄［8］。順鉑與細(xì)胞中其他活性物質(zhì)尤其是谷胱甘肽、蛋白質(zhì)中的半胱氨酸以及蛋氨酸的巰基也可能會(huì)發(fā)生結(jié)合［9］，盡管其研究不如鉑-核堿基加合物廣泛，但有助于理解順鉑的全身毒性和耐藥性的產(chǎn)生。

順鉑雖使用至今，但也存在諸多缺點(diǎn)，比如順鉑水解產(chǎn)生的活性Pt（Ⅱ）水絡(luò)合物與蛋白質(zhì)反應(yīng)，可能會(huì)導(dǎo)致生物利用度不佳、難以穿過(guò)細(xì)胞膜、出現(xiàn)不良反應(yīng)乃至失活等問(wèn)題。此外，如何將順鉑或者鉑類(lèi)藥物靶向遞送至患者的腫瘤組織仍是亟待解決的問(wèn)題。此外，順鉑最大缺點(diǎn)是其耐藥性，耐藥性取決于癌癥的類(lèi)型，例如睪丸癌、卵巢癌、頭頸癌和小細(xì)胞肺癌對(duì)順鉑較為敏感，而非小細(xì)胞肺癌和結(jié)直腸癌則較容易對(duì)順鉑產(chǎn)生耐藥，耐藥性產(chǎn)生后順鉑的治療效果急速下降［10］。

四價(jià)鉑［Pt（Ⅳ）］前藥是解決這些問(wèn)題的有效方法之一［11］。八面體低自旋5d6Pt（Ⅳ）絡(luò)合物相比平面5d8Pt（Ⅱ）絡(luò)合物在動(dòng)力學(xué)上更加惰性，這種差異可使Pt（Ⅳ）化合物作為前藥遞送，并且在到達(dá)目標(biāo)腫瘤部位之前具有較少的副反應(yīng)。與Pt（Ⅱ）相比，Pt（Ⅳ）的軸向取代基的引入可通過(guò)調(diào)節(jié)還原電位以及親脂性來(lái)改善分子的藥代動(dòng)力學(xué)性質(zhì)［12］、生物活性［13］和靶向能力［14］。本文首先歸納了鉑類(lèi)藥物的耐藥機(jī)制，綜述了Pt（Ⅳ）前藥的構(gòu)效關(guān)系、主要類(lèi)型及研究進(jìn)展，并提出了解決鉑類(lèi)藥物耐藥性的可能途徑。

1 順鉑的耐藥機(jī)制

1.1 涉及鉑流入/流出的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白

1.1.1 溶質(zhì)載體超家族(solute carrier superfamily,SLCs)鉑類(lèi)藥物在細(xì)胞內(nèi)的積累是細(xì)胞毒性的必要保證，因此鉑類(lèi)藥物產(chǎn)生耐藥性的主要原因之一是減少藥物內(nèi)流或增加藥物外排。SLCs 包含300多個(gè)成員和65 個(gè)亞家族［15］，如有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽（organic anion transporting polypeptides，OATP）、有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（organic anion transporter，OAT）和有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（organic cation transporter，OCT）。正常情況下，SLCs在全身表達(dá)，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)源性物質(zhì)和外源性物質(zhì)的運(yùn)輸來(lái)維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，順鉑和奧沙利鉑都是SLCs蛋白的底物［16］。Gao 等［17］報(bào)道，奧美拉唑可降低 OCT2 的蛋白質(zhì)水平，從而減少順鉑在細(xì)胞中的蓄積。Aguilar 等［18］發(fā)現(xiàn)參與奧沙利鉑細(xì)胞攝取的主要轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2（OCT2）在腎癌細(xì)胞（renal cell carcinoma，RCC）中受到轉(zhuǎn)錄抑制。與非腫瘤組織相比，RCC 細(xì)胞中OCT2 啟動(dòng)子中胞嘧啶磷酸鳥(niǎo)嘌呤位點(diǎn)（CpG 位點(diǎn)）的甲基化增加，這與OCT2 的轉(zhuǎn)錄抑制相關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)，去甲基化試劑地西他濱可有效逆轉(zhuǎn)OCT2 啟動(dòng)子中CpG 位點(diǎn)的高甲基化，因此，地西他濱和奧沙利鉑的聯(lián)合治療是一種很有希望的降低耐藥產(chǎn)生的治療方案。

1.1.2 銅伴侶蛋白(atox1、atp7a and atp7b) 銅（Cu）是細(xì)胞增殖和血管生成所必需的元素，其轉(zhuǎn)運(yùn)需要高度特異性的蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用。在人體內(nèi)，抗氧化劑1 銅伴侶蛋白（antioxidant 1 copper chaperone，atox1）介導(dǎo) Cu（I）向 P 型 ATP 酶atp7a和atp7b的轉(zhuǎn)運(yùn)，后兩種蛋白負(fù)責(zé)銅轉(zhuǎn)運(yùn)和過(guò)量的銅外流。Lasorsa 等［19］發(fā)現(xiàn)順鉑和奧沙利鉑類(lèi)似物可以特異性結(jié)合到異二聚體復(fù)合物atox1-銅-mnk1（mnk1 是atp7a 的第一個(gè)可溶性結(jié)構(gòu)域），進(jìn)而產(chǎn)生一種動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的加合物，其結(jié)構(gòu)已進(jìn)行溶液NMR 和X 射線(xiàn)晶體學(xué)表征。這些結(jié)果表明，Pt（Ⅱ）類(lèi)藥物可以通過(guò)atox1 和atp7a 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)運(yùn)甚至外排，因此對(duì)銅伴侶蛋白的抑制是解決鉑類(lèi)藥物耐藥性的可能途徑。

1.2 解毒系統(tǒng)

1.2.1 谷胱甘肽 谷胱甘肽（glutathione，GSH）在細(xì)胞氧化還原狀態(tài)中起著至關(guān)重要的作用，它可以清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受外源性物質(zhì)的侵害并維持多種蛋白質(zhì)的巰基處于還原狀態(tài)。GSH的活性巰基基團(tuán)對(duì)鉑具有很高的親和力，從而使GSH成為一個(gè)簡(jiǎn)單有效的鉑清除劑［20］，減少了Pt（Ⅱ）類(lèi)藥物與腫瘤DNA 的結(jié)合。因此降低癌細(xì)胞內(nèi)GSH 含量能逆轉(zhuǎn)耐藥性，進(jìn)而提高Pt（Ⅱ）類(lèi)藥物的抗腫瘤效率［21］。

1.2.2 金屬硫蛋白 鉑類(lèi)藥物也通過(guò)與金屬硫蛋白（metallthioneins，MTs）螯合而失活。MTs 是含有1/3 半胱氨酸殘基的低相對(duì)分子質(zhì)量金屬結(jié)合蛋白，這使得MTs 很容易成為鉑螯合的靶點(diǎn)［22］。在卵巢癌細(xì)胞中，金屬硫蛋白的含量降低能顯著逆轉(zhuǎn)卵巢癌細(xì)胞順鉑耐藥性［23］。

1.3 自 噬

自噬（autophagy）是一種將受損的細(xì)胞器、錯(cuò)誤折疊的蛋白及其他大分子物質(zhì)等運(yùn)送至溶酶體降解并再利用的過(guò)程。自噬是廣泛存在于真核細(xì)胞的現(xiàn)象，并且可分為巨自噬、微自噬和分子伴侶介導(dǎo)的自噬3 大類(lèi)。這是一個(gè)受到精密調(diào)控的步驟，此步驟是細(xì)胞生長(zhǎng)、發(fā)育與穩(wěn)態(tài)中的常規(guī)步驟，幫助細(xì)胞產(chǎn)物在合成、降解以及接下來(lái)的循環(huán)中保持一個(gè)平衡狀態(tài)。鉑類(lèi)藥物治療后，在鉑耐藥細(xì)胞中觀察到藥物誘導(dǎo)的自噬增加，同時(shí)基礎(chǔ)自噬也有增加［17］。使用3-甲基腺嘌呤或氯喹抑制早期/晚期自噬都能增強(qiáng)鉑介導(dǎo)的細(xì)胞毒性［24］。

1.4 缺氧微環(huán)境

最近的研究發(fā)現(xiàn)硫氧還原蛋白（thioredoxin-1，Trx-1）是缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor 1-alpha，HIF1α）的上游調(diào)節(jié)劑。Trx-1 通過(guò)增強(qiáng)與Ref-1 的相互作用來(lái)增加HIF1α 的表達(dá)和結(jié)合能力，抑制Trx-1/Ref-1 可以加強(qiáng)氧化磷酸化，并逆轉(zhuǎn)對(duì)順鉑的耐藥性［25］。除了HIF1α，缺氧誘導(dǎo)因子2α（hypoxia-inducible factor 2-alpha，HIF2α）也與鉑耐藥相關(guān)。下調(diào)HIF2α 可顯著提高人膠質(zhì)瘤細(xì)胞U251 和U87 以及非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞A549 對(duì)順鉑的敏感性。

1.5 DNA修復(fù)

鉑原子能與嘌呤堿基的N7 位共價(jià)結(jié)合形成Pt-DNA 加合物，導(dǎo)致DNA 鏈內(nèi)或鏈間交聯(lián)，其中1，2-鏈內(nèi)交聯(lián)占90%以上。眾所周知，與DNA 形成加合物是鉑類(lèi)藥物細(xì)胞毒性的決定性步驟，它會(huì)導(dǎo)致復(fù)制和轉(zhuǎn)錄抑制以及DNA 雙鏈斷裂（double strand breaks，DSB）。隨著細(xì)胞啟動(dòng)DNA 修復(fù)，增加的DNA 修復(fù)過(guò)程被認(rèn)為是細(xì)胞產(chǎn)生鉑耐藥重要的原因之一，因此DNA 修復(fù)抑制劑與鉑類(lèi)藥物的聯(lián)用能顯著減少鉑類(lèi)藥物耐藥的發(fā)生。

2 Pt(Ⅳ)的結(jié)構(gòu)、還原性及構(gòu)效關(guān)系

2.1 Pt(Ⅱ)和 Pt(Ⅳ)的配位化學(xué)

順鉑是一種方形平面Pt（Ⅱ）絡(luò)合物，具有兩個(gè)順式胺配體和兩個(gè)氯代配體。Pt-N 鍵在熱力學(xué)上是穩(wěn)定的，而Pt-Cl鍵是半不穩(wěn)定的。因此，該氯代配體可以被水（H2O）或被其他親核試劑緩慢取代［26］。與方形平面Pt（Ⅱ）不同，Pt（Ⅳ）絡(luò)合物則是八面體幾何形狀，更難進(jìn)行配位取代反應(yīng)（圖2）。Pt（Ⅳ）的這種性質(zhì)從某些方面來(lái)說(shuō)是有利的，因?yàn)樗拗屏薖t（Ⅳ）前藥與體內(nèi)生物分子在到達(dá)其作用靶點(diǎn)腫瘤之前的相互作用，從而減少了相關(guān)不良反應(yīng)。此外，兩個(gè)軸向配體可進(jìn)一步增強(qiáng)Pt（Ⅳ）前藥的多樣性。例如，可以利用軸向配體對(duì)分子進(jìn)行微調(diào)以增加細(xì)胞攝取或改善腫瘤細(xì)胞的靶向性，或者在軸向配體中引入具有抗腫瘤活性的分子從而增強(qiáng)對(duì)腫瘤的殺傷力。值得一提的是，軸向配體也可以設(shè)計(jì)成包括納米顆粒在內(nèi)的載體系統(tǒng)，已有很多文獻(xiàn)對(duì)這方面進(jìn)行了總結(jié)［27-28］。

Figure 2 Coordination chemistry of platinum(II)and platinum(IV)

2.2 體內(nèi)可使Pt(Ⅳ)還原的還原性物質(zhì)

盡管細(xì)胞中有許多還原劑，但通常認(rèn)為抗壞血酸和GSH 是還原Pt（Ⅳ）前藥的細(xì)胞還原劑?？箟难崾且环N雙電子還原劑，具有還原水溶液中的Pt（Ⅳ）配合物的能力?？箟难嵩谘獫{中的濃度較低（50~150μmol/L），在中性粒細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中濃度較高（約1 mmol/L）［5］。癌細(xì)胞中抗壞血酸的濃度與細(xì)胞環(huán)境中的抗壞血酸濃度有較大的關(guān)聯(lián)，當(dāng)細(xì)胞環(huán)境中有充足的抗壞血酸時(shí)腫瘤細(xì)胞的抗壞血酸濃度可達(dá) 0.5~18 mmol/L［29］。GSH 作為一種電子還原劑在血液中濃度約為900μmol/L，正常細(xì)胞內(nèi)濃度約為2 mmol/L［30］。不同腫瘤細(xì)胞中GSH 濃度不同，其濃度范圍約為0.5 ~ 3 mmol/L［31］，GSH 水平升高與腫瘤進(jìn)展和對(duì)化療藥物的耐藥性增加有關(guān)［32］。

2.3 Pt(Ⅳ)還原的構(gòu)效關(guān)系

Pt（Ⅳ）絡(luò)合物的抗癌活性通常歸因于它們還原為Pt（Ⅱ）產(chǎn)物。因此，Pt（Ⅳ）到Pt（Ⅱ）的轉(zhuǎn)化對(duì)于Pt（Ⅳ）絡(luò)合物的生物學(xué)活性來(lái)說(shuō)是十分重要的。細(xì)胞內(nèi)還原劑（例如GSH 和抗壞血酸），通常作為還原性物質(zhì)促進(jìn)Pt（Ⅳ）的還原。Pt（Ⅳ）脫除兩個(gè)軸向配體還原為Pt（Ⅱ）是不可逆的過(guò)程，Pt（Ⅳ）絡(luò)合物的還原速率取決于軸向配體和平面配體的性質(zhì)［33］。

首先，軸向配體還原速率由小到大依次為：OH ＜OCOCH3＜Cl ＜OCOCF3（表1），表明吸電子能力越強(qiáng)還原速率越快［33］。

Table 1 Reduction potential and reduction rate of various axial ligand Pt(IV)complexes(1 mmol/L in 0.1 mol/L KCl,pH=7)

其次，平面配體的大小影響Pt（Ⅳ）絡(luò)合物的還原速率，平面配體越大則還原速率越快。例如，抗壞血酸不會(huì)還原［Pt（en）2（OH）2Cl2］，但很容易還原［Pt（ipa）2（OH）2Cl2］（ipa=異丙胺）配體，原因是異丙胺的基團(tuán)更大。需要指出的是，具有更快還原速率的化合物有著更高的細(xì)胞毒性活性，但可能也會(huì)帶來(lái)了較差的代謝表現(xiàn)。

3 Pt(Ⅳ)絡(luò)合物的類(lèi)型

3.1 傳統(tǒng) Pt(Ⅳ)前藥

傳統(tǒng)Pt（Ⅳ）前藥的軸向配體一般無(wú)細(xì)胞毒性，主要注重于改善Pt（Ⅳ）前藥的攝取、代謝及生物分布。奧馬鉑（ormaplatin）是第一個(gè)開(kāi)展臨床試驗(yàn)Pt（Ⅳ）前藥（圖3）。奧馬鉑在未稀釋的大鼠血漿中（t1/2=3 s）被迅速還原成（1，2-二氨基環(huán)己烷）二氯化鉑（Ⅱ）［34］。奧馬鉑在細(xì)胞和動(dòng)物模型中均顯示出對(duì)順鉑耐藥卵巢癌細(xì)胞的增殖抑制活性［35］，并被美國(guó)國(guó)家癌癥研究所（NCI）和普強(qiáng)公司（Upjohn）委托進(jìn)行臨床試驗(yàn)，在26 名患者中進(jìn)行了Ⅰ期臨床試驗(yàn)，給藥劑量為：靜脈注射4.4 ~60.8 mg/m2。但奧馬鉑因?yàn)榇嬖趪?yán)重和不可預(yù)測(cè)的神經(jīng)毒性，未能進(jìn)行后續(xù)的臨床試驗(yàn)［36］。

另一個(gè)進(jìn)入臨床研究的Pt（Ⅳ）配合物是異丙鉑（iproplatin），也稱(chēng)為JM9 或CHIP（圖3）。異丙鉑比奧馬鉑更不容易被生物還原劑還原和失活，這可能是因?yàn)榇嬖诹u基軸向配體，這種絡(luò)合物的緩慢失活使其在全身的分布更廣泛。異丙鉑的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是其非常高的水溶性。異丙鉑已經(jīng)完成了38 項(xiàng)臨床試驗(yàn)，從Ⅰ期到Ⅲ期不等，其中許多是由Johnson Matthey 和 Bristol-Myers Squibb 委托。一項(xiàng)涉及兒童的Ⅰ期臨床研究顯示，劑量限制性毒性作用是骨髓抑制［37］。Ⅱ期臨床試驗(yàn)在不同癌癥類(lèi)型的患者中進(jìn)行［38-39］。另外對(duì)卵巢癌患者進(jìn)行了Ⅲ期臨床試驗(yàn)［40］。其中60 名國(guó)際婦產(chǎn)科協(xié)會(huì)（international federation of gynecology and obstetrics，F(xiàn)IGO）分期為Ⅱb、Ⅱc、Ⅲ和Ⅳ期的卵巢癌患者進(jìn)行了組別1：環(huán)磷酰胺600 mg/m2與順鉑100 mg/m2聯(lián)合給藥；組別 2：異丙鉑 240 mg/m2單獨(dú)給藥；組別3：卡鉑300 mg/m2單獨(dú)給藥的隨機(jī)Ⅲ期。這些研究的最終結(jié)論是：異丙鉑的總體療效沒(méi)有超過(guò)順鉑或卡鉑。

LA-12 是一種金剛烷胺鉑衍生物，相比順鉑，LA-12 的氨基被金剛胺取代，軸向配體為乙酸根（圖3）。該藥物的高活性主要?dú)w因于其高脂溶性，而其高脂溶性主要?dú)w因于其配體金剛烷胺。金剛烷胺在化學(xué)結(jié)構(gòu)上與批準(zhǔn)的阿爾茨海默病藥物美金剛相似，并且金剛烷胺還是美國(guó)FDA 批準(zhǔn)的抗病毒藥物［41］。LA-12進(jìn)行了Ⅰ期臨床試驗(yàn)，研究人員在動(dòng)物試驗(yàn)階段發(fā)現(xiàn)視黃醇結(jié)合蛋白4（retinolbinding protein，RBP4）水平與實(shí)驗(yàn)大鼠的LA-12 水平相關(guān)，并且在參與Ⅰ期臨床試驗(yàn)的患者中觀察到類(lèi)似的現(xiàn)象。上述研究結(jié)果表明：除了通過(guò)鉑離子與DNA 的結(jié)合來(lái)殺死癌細(xì)胞之外，LA-12 似乎還通過(guò)影響RBP4水平來(lái)實(shí)現(xiàn)腫瘤抑制［41］。

上述進(jìn)入臨床的3 個(gè)Pt（Ⅳ）前藥均沒(méi)有進(jìn)入到上市階段，原因是高毒性以及療效未超過(guò)順鉑。傳統(tǒng)的Pt（Ⅳ）前藥只通過(guò)平面或軸向配體來(lái)改善其水溶性或者脂溶性，依舊是主要依靠鉑離子與DNA 的結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制，在安全性和療效上均有待實(shí)現(xiàn)突破。

3.2 增強(qiáng)鉑功效的Pt(Ⅳ)前藥

近年來(lái)，具有新穎結(jié)構(gòu)的新一代Pt（Ⅳ）前藥和不同作用機(jī)制的Pt（Ⅳ）前藥進(jìn)展迅速，受到了眾多研究者的青睞。

3.2.1 脂肪酸修飾提高Pt(Ⅳ)前藥的半衰期Zheng 等［42］合成了一系列不同長(zhǎng)度脂肪酸修飾的Pt（Ⅳ）前藥，脂肪酸的引入可增強(qiáng)前藥與人血清白蛋白（human serum albumin，HSA）的相互作用，有利于提高前藥在體內(nèi)的半衰期（t1/2），其中化合物1（圖4）在人血漿中的t1/2為6.8 h，明顯長(zhǎng)于順鉑（t1/2約為 20 min）或賽特鉑（satraplatin）（t1/2約為6 min）。這些化合物在還原條件下失去軸向配體，還原成經(jīng)典Pt（Ⅱ）類(lèi)藥物發(fā)揮作用。令人滿(mǎn)意的穩(wěn)定性，加上已建立的HSA 的非免疫原性、生物相容性和增強(qiáng)的在腫瘤細(xì)胞的積聚性，使得化合物1 表現(xiàn)出優(yōu)異的體外抗癌活性，在肺癌和卵巢癌細(xì)胞系中的活性比順鉑高9 ~ 70 倍。

Figure 3 Structures of ormaplatin,iproplatin and LA-12

Figure 4 Pt(IV)prodrug designed to bind non-covalently to HSA

3.2.2 偶聯(lián)物提高細(xì)胞對(duì)前藥的吸收 研究人員設(shè)計(jì)了許多Pt（Ⅳ）類(lèi)化合物，以最大限度地提高細(xì)胞對(duì)前藥的吸收，進(jìn)而導(dǎo)致DNA 鉑化的增加，提高細(xì)胞毒性。增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞中藥物的積累、減少順鉑失活的一個(gè)重要方法是促進(jìn)Pt（Ⅳ）前藥攝取并減少外排。耐藥癌細(xì)胞系與高GSH 水平有關(guān)，GSH 與順鉑共價(jià)結(jié)合，結(jié)合物從細(xì)胞中排出。谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase，GST）催化還原型谷胱甘肽與外源性物質(zhì)的結(jié)合，因此被認(rèn)為與順鉑耐藥有關(guān)。Zanellato 等［43］設(shè)計(jì)合成了一類(lèi)雙作用前藥ethacraplatin，它可在細(xì)胞內(nèi)釋放順鉑和GST 抑制劑依他尼酸（ethacrynic acid）（圖5）。Ethacraplatin 表現(xiàn)出比游離依他尼酸更高水平的GST 抑制活性，在順鉑的腫瘤細(xì)胞積累和抗腫瘤活性方面都有非常顯著的改善。

Figure 5 Structures of ethacrynic acid and ethacraplatin

3.2.3 加速DNA 鉑化的Pt(Ⅳ)前藥 組蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase，HDAC）是一種鋅金屬酶，可從組蛋白的賴(lài)氨酸殘基中去除乙?；?，從而使DNA 更緊密地包裹在組蛋白周?chē)纬煞忾]、不易接近的染色質(zhì)形式。抑制HDAC 可促進(jìn)染色質(zhì)的開(kāi)放形式，從而使核小體DNA 更容易接近。HDAC 抑制劑（HDACi）與順鉑聯(lián)合給藥可產(chǎn)生開(kāi)放結(jié)構(gòu)DNA，促進(jìn)和增強(qiáng)DNA鉑化，從而提高細(xì)胞毒性。Kasparkova 等［44］將 HDAC 抑制劑辛二酰雙異羥肟酸（化合物2）與具有兩個(gè)順式疊氮基團(tuán)和聯(lián)吡啶的光活化鉑絡(luò)合物在軸向位置結(jié)合得到HADCi-Pt（化合物3）（圖6）。當(dāng)在黑暗中與A2780細(xì)胞一起孵育時(shí)，觀察到HDAC 活性降低；用UVA光照射，進(jìn)一步抑制了HDAC 的活性。A2780細(xì)胞活性實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)，優(yōu)選化合物HADCi-Pt 在黑暗環(huán)境中對(duì)A2780的IC50為31μmol/L，在紫外光照射下IC50變?yōu)?.3 μmol/L，而同樣情況下順鉑的IC50為18 μmol/L。

Figure 6 Structures of compound 2 and 3

3.2.4 阻止DNA 修復(fù)的Pt(Ⅳ)前藥 順鉑可以與同一DNA 鏈上相鄰的兩個(gè)鳥(niǎo)嘌呤結(jié)合，從而將鉑嵌合到DNA 中。DNA 損傷修復(fù)系統(tǒng)檢測(cè)到畸變，便通過(guò)核苷酸切除修復(fù)（nucleotide excision repair，NER）從DNA中去除鉑。許多對(duì)順鉑耐藥的癌細(xì)胞系具有比順鉑敏感癌細(xì)胞系更有效的DNA 修復(fù)系統(tǒng)［45］。Wang等［46］將核苷酸切除修復(fù)抑制劑（NERi）與Pt（Ⅳ）絡(luò)合得到雙作用前藥NERi-Pt（Ⅳ）（圖7）。NERi-Pt（Ⅳ）有效地降低了NER 的活性，對(duì)順鉑耐藥細(xì)胞A2780cisR 的活性是順鉑的34 倍，對(duì)A549cisR的活性是順鉑的88倍。

酪蛋白激酶Ⅱ（casein kinase II，CK2）在許多腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和轉(zhuǎn)移中起重要作用，它通過(guò)調(diào)節(jié)β-連環(huán)蛋白（β-catenin）的表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)Wnt 信號(hào)傳導(dǎo)。有文獻(xiàn)表明CK2在修復(fù)DNA 的單鏈和雙鏈斷裂中起關(guān)鍵作用［47］。因此可以通過(guò)抑制CK2介導(dǎo)的DNA損傷修復(fù)來(lái)逆轉(zhuǎn)順鉑耐藥性，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)順鉑耐藥癌細(xì)胞的抑制。Chen 等［48］通過(guò)靶向CK2阻礙DNA 的自我修復(fù)，設(shè)計(jì)并合成了一種Pt（Ⅳ）前藥CX-Pt（圖7），它含有CX-4945（一種CK2 抑制劑）作為軸向配體。在順鉑耐藥細(xì)胞A2780/cisR中，順鉑的 IC50為 32.65 μmol/L，而 CX-Pt 的 IC50為2.92 μmol/L。進(jìn)一步的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，與順鉑相比，CX-Pt 顯示出較高的腫瘤抑制率，在順鉑耐藥細(xì)胞A2780 小鼠移植瘤模型中，順鉑的抑瘤率為26.71%，而CX-Pt的抑瘤率達(dá)到了58.28%。

3.3 具有雙重作用的Pt(Ⅳ)前藥

由于癌細(xì)胞的新陳代謝改變，即使在有氧條件下也偏向于進(jìn)入無(wú)氧酵解通路。

二氯乙酸（dichloroacetic acid，DCA）通過(guò)抑制丙酮酸脫氫酶激酶（pyruvate dehydrogenase kinases，PDK），從而提高丙酮酸脫氫酶的活性，使得丙酮酸變成乙酰輔酶A 從而進(jìn)入三羧酸循環(huán)，抑制了無(wú)氧酵解通路進(jìn)而促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡。Xue 等［49］制備了mitaplatin，這是一種帶有兩個(gè)DCA 作為軸向配體的Pt（Ⅳ）衍生物（圖7）。細(xì)胞內(nèi)釋放DCA 和順鉑會(huì)同時(shí)抑制無(wú)氧酵解通路和損傷DNA。在對(duì)順鉑耐藥人類(lèi)表皮樣腺癌和肝癌細(xì)胞進(jìn)行測(cè)試時(shí)，mitaplatin 在兩種細(xì)胞系中都能克服順鉑耐藥性，發(fā)揮出優(yōu)秀的抗腫瘤效果。順鉑對(duì)耐順鉑肝癌細(xì)胞 BEL 7404-CP 20 的 IC50為 169.56 μmol/L，而mitaplatin 的IC50為41.71 μmol/L，順鉑對(duì)耐順鉑人類(lèi)表皮樣腺癌細(xì)胞KB-CP 20 的IC50為123.78μmol/L，而mitaplatin的IC50為50.35μmol/L。

環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）是一種參與腫瘤發(fā)生的酶，與腫瘤細(xì)胞對(duì)鉑類(lèi)藥物的耐藥性有關(guān)。順鉑與COX 抑制劑（吲哚美辛、布洛芬）在聯(lián)合治療中觀察到優(yōu)異的協(xié)同作用。Neumann等［50］制備了含COX 抑制劑的Pt（Ⅳ）前藥COX-Pt（圖7），確保兩種藥物協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞中，在隨后的細(xì)胞內(nèi)裂解中實(shí)現(xiàn)雙重作用。COX 抑制劑-Pt（Ⅳ）偶聯(lián)物顯示出高度增加的細(xì)胞毒活性，并能夠克服順鉑相關(guān)的耐藥性。

Figure 7 Structures of NERi,NERi-Pt(IV),CX-Pt,mitaplatin and COX-Pt

3.4 一體化生物正交Pt(Ⅳ)前藥

Oliveira等［51］發(fā)現(xiàn)了一種Pt（Ⅱ）催化的鍵斷裂反應(yīng)，該反應(yīng)使用鉑配合物（K2PtCl4）或順鉑進(jìn)行藥物催化。反應(yīng)成功的關(guān)鍵是水促進(jìn)的活化過(guò)程，它觸發(fā)鉑的反應(yīng)性，導(dǎo)致戊炔酰氨基和炔丙氨基的斷裂在水體系中迅速發(fā)生。在細(xì)胞中利用細(xì)胞毒性藥物氟尿嘧啶（5-fluorouracil，5-FU）的N-炔丙基衍生物和微管蛋白抑制劑monomethyl auristatin E（MMAE）的戊炔酰胺衍生物進(jìn)行了概念驗(yàn)證（圖8）。另外該研究在結(jié)直腸斑馬魚(yú)異種移植模型中進(jìn)行了順鉑催化的5-FU炔丙基衍生物的前藥激活實(shí)驗(yàn)，揭示了一種新的基于Pt（Ⅱ）的可裂解反應(yīng)，將鉑配合物應(yīng)用到催化和癌癥治療領(lǐng)域。

Figure 8 Platinum-triggered bond-cleavage of pentynoyl amide and N-propargyls

與此同時(shí)，本課題組也發(fā)現(xiàn)了Pt（Ⅱ）觸發(fā)的丙炔基生物正交裂解反應(yīng)，有意思的是同時(shí)還發(fā)現(xiàn)Pt（Ⅳ）無(wú)法催化此生物正交反應(yīng)?；诖颂岢隽艘环N一體化生物正交Pt（Ⅳ）前藥的策略，并設(shè)計(jì)了整合型前藥化合物4，其軸向配體為O2-丙炔基保護(hù)的偶氮鎓二醇鹽（一種NO 供體）。優(yōu)選化合物可被人卵巢癌細(xì)胞中的還原性物質(zhì)特異性還原，釋放順鉑，繼而催化O2-丙炔基斷裂，釋放大量NO，從而產(chǎn)生協(xié)同有效的體內(nèi)腫瘤抑制活性（圖9）［52］。一體化前藥策略使該前藥同時(shí)具有催化活性和抗腫瘤活性，在體內(nèi)腫瘤細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)可控的藥物活化作用和殺傷作用，給生物正交化學(xué)和鉑類(lèi)藥物的應(yīng)用提供了嶄新的思路。

Figure 9 Integrated bioorthogonal prodrugs

4 總結(jié)與展望

到目前為止，順鉑、卡鉑和奧沙利鉑等鉑類(lèi)藥物已經(jīng)在臨床使用多年并取得了較好的腫瘤治療效果。但是在長(zhǎng)期服用鉑類(lèi)藥物的過(guò)程中，耐藥性是鉑類(lèi)藥物面臨的主要難題。在對(duì)鉑類(lèi)藥物耐藥機(jī)制的研究中發(fā)現(xiàn)，其耐藥機(jī)制主要分為鉑的轉(zhuǎn)運(yùn)增加和解毒能力增加，其中Pt 轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和DNA 損傷修復(fù)受到了最多的關(guān)注?？蒲泄ぷ髡邔?duì)鉑類(lèi)藥物耐藥性的解決做出了積極探索，Pt（Ⅳ）前藥有望成為鉑類(lèi)藥物的一種新選擇，新興的Pt（Ⅳ）前藥能實(shí)現(xiàn)雙重乃至三重細(xì)胞毒作用，無(wú)論是抑制DNA 修復(fù)的Pt（Ⅳ）前藥，或者是抑制PDK、COX 等與腫瘤密切相關(guān)蛋白的Pt（Ⅳ）前藥，這些工作都對(duì)克服鉑類(lèi)藥物耐藥性進(jìn)行了積極的探索。雖然目前尚未有Pt（Ⅳ）類(lèi)藥物上市，但相關(guān)研究正不斷地取得進(jìn)展，不僅提高了Pt（Ⅳ）前藥的穩(wěn)定性，改善了體內(nèi)代謝，而且部分Pt（Ⅳ）藥物已具有較高的成藥性。另外，筆者所在課題組發(fā)現(xiàn)鉑不僅可以作為抗腫瘤藥，Pt（Ⅱ）還可以在體內(nèi)催化生物正交反應(yīng)的發(fā)生，而Pt（Ⅳ）則不能，并基于此提出了一體化生物正交Pt（Ⅳ）前藥的概念，豐富了Pt（Ⅳ）類(lèi)藥物的應(yīng)用范圍，為克服鉑類(lèi)藥物的耐藥性提供了新的思路。