抗肝癌新基因

◇讲座与综述◇

新的抗肝癌分子靶及相关药物研究

胡琼莹,蒋建东

(中国医学科学院中国协和医科大学医药生物技术研究所,北京　100050)

收稿日期:2004-04-16,修回日期:2004-06-15基金项目:国家自然科学基金资助项目(No 398708889)

作者简介:胡琼莹(1976-),女,博士生,研究方向:肿瘤分子药理

学,Tel:010*********,Fax:010*********,E -mail:hu 2

qi ongying@https://www.360docs.net/doc/7a17568619.html,;

蒋建东(1958-),男,研究员,博士生导师,长江学者特聘教授,研究方向:分子药理学

中国图书分类号:R 205;R 329124;R 392111;R 392112;

R 735170513;R 97911

文献标识码:A 文章编号:1001-1978(2005)01-0002-04摘要:目前临床上有效的抗肝癌药物很少,普遍存在着疗效差、毒性大、易产生耐药性等问题,发现新的肝癌分子靶,并以此发展高效低毒的抗肝癌药物是解决问题的关键之一。相关研究表明启动子甲基化、肝细胞生长因子及其受体、血管内皮生长因子及其受体、环氧化酶22可能是抗肝癌药物有效的分子靶,相应的配体化合物已展示了潜在的应用前景。此外三氧化二砷等其他类型的化合物也显示了一定的抗肝癌疗效。

关键词:分子靶;抗肝癌药物;甲基化;HGF /c 2M et;VEGF /

VEGFR;C OX 22

肝癌在中国位于癌症死亡率的第二位。由于欧美发达国家的肝癌发病率较低,对肝癌研究投入的人力物力有限,而肝癌又是一种恶性程度高、浸润和转移性强、先天性耐药的癌症,所以抗肝癌治疗至今处于治疗技术有限、有效药物很少的困难境地,诺拉曲特(Nolatrexed )是目前唯一针对肝癌的处于Ⅲ期临床研究阶段的化合物。诺拉曲特为叶酸类似物,是一种新颖的胸苷酸合成酶抑制剂,具有疗效高、毒副作用小且持续时间较短、不易产生耐药性、可以口服等优点,从而最有希望成为第一个正式获得美国食品与药品管理局(F DA )批准上市的抗肝癌专用药。笔者课题组一直从事抗肝癌新药的一线研究,鉴于当前有关抗肝癌新药研究的综述很少,本文从新靶新药的角度回顾了该领域近几年的进展状况。现在临床上治疗肝癌的药物没有一个是对肝癌特别有效的,即使一线药物阿霉素、52F U 等也存在着多方面的问题。首先是反应率低,阿霉素是单剂

化疗疗效最高的,反应率仅为15%～20%,联合化

疗反应率也不超过35%,而用紫杉醇、氟达拉宾等药物进行全身化疗时的反应率几乎为零;其次是易产生耐药性,肝癌对52F U 及其衍生物耐药的情形十分常见,对阿霉素和其他药物同样存在耐药问题;此外是对正常组织的毒副作用强,如阿霉素有很强的骨髓抑制作用和心脏毒性,52F U 长期服用也有骨髓抑制作用和神经毒性。要改善上述情形,理论上可行的方案是多种药物联合化疗,即在充分了解不同化疗药物理化性质及药效学、药动学特点的前提下,将细胞周期作用时相不同,作用机制不同的药物联合使用,或联合使用化疗增敏剂,但联合化疗使疗效增加的幅度并不大;或考虑化疗方案的个体化,药物基因组学的发展揭示了影响药效的某些重要基因存在着单链核苷酸多态性(S NPs ),使不同个体对化疗药物的敏感程度有差异,所以根据相关基因的S NPs,合理选用化疗药物,可减少盲目性,但这种方法从理论探索到实践应用还需经历很长的过程。所以解决问题的关键是确定有效的药物作用靶点,进而研发针对该靶点的新药。肝癌发生与发展的分子机制的深入研究促进了抗肝癌药物分子靶的鉴别,有望发展抗肝癌药物的分子靶有以下几个。1　启动子甲基化

基因的启动子甲基化导致DNA 分子构象改变,影响了基因上游调控区和各种与基因转录相关的蛋白因子的相互作用,使基因无法起始转录而沉默。启动子甲基化被认为是抑癌基因除点突变、等位缺失之外的第三种失活方式。研究表明在82%的肝癌中,至少有一个抑癌基因发生启动子甲基化,在53%的肝癌中,有三个或三个以上的抑癌基因发生

启动子甲基化[1]

,可见在肝癌中抑癌基因因启动子

甲基化失活是一个常见现象。DNA 甲基化抑制剂能使因启动子甲基化而沉默的抑癌基因重新表达,展现了它们在肿瘤治疗中潜在的应用前景。目前主要的DNA 甲基化抑制剂都是抗代谢类药物,有以下几种:①以DNA 甲基转移酶作用底物为靶点的药物,如胞苷类似物52氮杂胞苷、52氮杂22′2脱氧胞苷等;②以DNA 甲基转移酶辅助因子S AM 为靶点的

药物,包括S AM类似物西萘芬净(Sinefungin)等,抗S AM代谢物Nep lanosin等;③其他,如甲氨蝶磷及其类似物、肼苯哒嗪、普鲁卡因胺等。其中52氮杂22′2脱氧胞苷是大家熟知的,它通过抑制DNA甲基转移酶,不断减弱细胞DNA甲基化的能力,使甲基化了的抑癌基因逐渐去甲基化而重新活化,已有报道它能使肝癌中失活的GSTP[2]、p16[3]、I GF BP23[4]的功能性蛋白重新表达,另外它还能嵌入DNA中阻断DNA合成,直接发挥对肿瘤细胞的细胞毒效应,已进入临床试验阶段。这些研究说明DNA甲基化抑制剂不失为肝癌化疗的一种手段,但还需要进一步探讨其应用价值,如52氮杂22’2脱氧胞苷的疗效还不是很理想,体内外实验显示它还有致突变作用。

2　肝细胞生长因子及其受体(HGF/c2M et)

HGF是最重要的肝再生介质之一,其受体为c2 Met。c2Met为酪氨酸激酶型受体,在肝癌等多种恶性肿瘤中过表达或突变。HGF与c2Met结合后,通过作用其下游信号传导通路,同细胞的生长、分化、血管生成等密切相关,对肝癌的产生与维持均起作用,所以HGF/c2Met结合的生物学过程是干预肝癌和其他过表达c2Met癌症的有效靶点。现在已有一些抑制该过程的抑制剂,主要有:①HGF拮抗剂,如NK4,NK4是HGF截短的内源性片段,可与c2Met受体结合,却不能使之活化,从而拮抗HGF/c2Met的相互作用,抑制肿瘤细胞的侵袭和转移[5];②小分子c2Met选择性抑制剂,如K252a[6]、PHA2 665752[7]、S U11274[8]等,K252a是一个天然的生物碱,PHA2665752和S U11274是合成的新颖的小分子化合物,体内外实验显示三者都通过与ATP竞争性结合c2Met受体的催化结构域,抑制c2Met自身磷酸化,进而阻断下游信号转导分子MAPK、Akt、磷脂酶C等的活化,抑制肿瘤细胞增殖并促进凋亡;③抗癌效果部分与抑制HGF/c2Met通路有关的化合物,如T AC2101(Am555S),T AC2101是一种新颖的维甲酸衍生物,主要与维甲酸受体RAR2α和2β结合诱导凋亡,但同时T AC2101可下调c2Met蛋白的表达,抑制HGF诱导的侵袭,并能通过抑制AP21的活性,抑制肝癌细胞的肝内扩散及其他类型癌症的肝转移,临床试验显示它是一种疗效好,毒性较小的药物,有可能成为一种新型的抗原发性和继发性肝癌药物[9]。以上说明HGF/c2Met是一个很有吸引力的靶点,但以此为靶点进行抗肝癌药物研究时,还有几个问题需要解决:①c2Met的三维立体结构,这是合理设计c2Met选择性抑制剂的基础;②某种特定的c2Met选择性抑制剂对c2Met各种突变体是否均有相同疗效;③将HGF/c2Met抑制到何种程度可获得最大的临床价值而又不产生副作用。

3　血管内皮生长因子及其受体(VEGF/VEGFR) VEGF是诱导血管生成的强效因子,与受体VEGFR结合后诱导内皮细胞增生、转移和管状形成,是血管生成过程中的重要关卡。肝癌是富血管癌,血管生成无论是在肝癌发生的早期,还是在进展的后期均起重要作用,所以有人认为VEGF/VEGFR 是肝癌治疗的重要靶点。根据干预环节的不同,相应的抗血管生成药分为五类:①抑制内皮细胞增生或迁移,如烟曲霉素醇(T NP2470)、反应停(thalido2 m ide);②阻止血管细胞外基质降解,如基质金属蛋白酶抑制BB294(Bati m astat)、BB22516(Bari m atat)等;③抑制VEGF和(或)VEGFR的产生,如抗VEGF抗体2C3、C202pAB、M4612mAB等,抗VEGFR 抗体I M C21C11、DC101等;④干扰VEGF和VEGFR 的相互作用,如VEGFR选择性抑制剂S U1498、Z D6474、Z M323881、CP2547,632等;⑤抑制胞内信号转导分子从而阻断VEGF/VEGFR信号通路,如胞内信号转导分子P I23K抑制剂LY294002等。其中T NP2470在抗肝癌治疗中研究较多,动物实验表明T NP2470通过阻断新生血管内皮细胞的DNA复制,抑制微血管的增生来抑制肝癌的血管生成和癌细胞生长,T NP2470还能阻断肝硬化向肝癌转化[10]。另外有一些临床上使用的其他用途的药物,通过直接或间接作用影响VEGF,发挥抗血管生成作用。如血管紧张素Ⅰ转化酶(ACE)抑制剂培哚普利,是临床上广泛应用的降压药,动物实验结果显示它能降低VEGF mRNA的表达,抑制内皮细胞管状形成,显著性抑制肝癌血管生成[11];又如Cu螯合剂曲恩汀,因能螯合VEGF、bFGF等的辅助因子Cu,所以能抑制肝癌血管生成[12]。因为抗血管生成药需长期服用,所以目前抑制VEGF/VEGFR通路的药物还存在一些问题,如抗VEGF/VEGFR抗体等大分子不易口服;长期使用胞内信号转导分子抑制剂有可能造成难以估测的损伤。但是这些抗血管生成药物具有作用迅速、疗效高、副作用小、一般不易产生耐药性等优点,是近年来抗肿瘤研究的热点。到2002年为止,已有16个不同类型的抗血管生成药进入临床试验阶段,由于肝癌不是欧美国家首选的癌症研究对象,所以这些抗血管生成药在肝癌化疗中的应用前景如何目前还难以定论,但我国科学家却可从中得到启示。

4　环氧化酶22(CO X22)

环氧化酶是催化花生四烯酸转变为前列腺素的

限速酶,有COX21和COX22两种异构体。COX21在多数组织中持续表达,维持人体正常的生理功能,而COX22只在炎症、肿瘤等病理情形下表达。COX22在近60%的肝癌中过表达,经由前列腺素及VEGF 刺激肝癌血管生成,通过上调抗凋亡因子bcl22表达和(或)活化Akt/PK B通路,来抑制肝癌细胞凋亡[13],与肝癌发生的早期阶段相关,因此COX22可能是肝癌一个很好的化学预防与治疗靶。虽然非选择性COX抑制剂如阿司匹林对肝癌也有一定的生长抑制作用[14],但是它抑制COX22的同时也抑制COX21,影响人体正常生理功能,引起胃肠道反应等问题;而COX22选择性抑制剂只抑制COX22却不影响COX21,所以安全、毒性小,有很好的应用前景。目前F DA批准上市的COX22选择性抑制剂有塞内昔布(celecoxib)和罗非昔布(r ofecoxib),处于抗肿瘤研究阶段的有NS2398,SC258635,SC258125, SC236,C2Phycocyanin,ni m esulide,JTE2522等。体外实验结果显示塞内昔布、NS2398、SC258635等对肝癌细胞有很强的抗增殖和促凋亡作用。最初认为COX22选择性抑制剂的抗癌作用只是通过抑制COX22表达,减少前列腺素合成来实现的,但实验表明还有COX22以外的作用靶点,可能是那些对癌细胞生存和血管生成十分重要的分子及信号通路。如对肝癌细胞的凋亡诱导作用,塞内昔布通过抑制Akt/PK B信号通路的活化来实现[15];SC258635通过促进细胞色素C释放,活化cas pase通路来完成[16]。COX22选择性抑制剂凋亡诱导作用的差异,不仅取决于药物的种类,而且取决于细胞类型、药物作用的剂量。如NS2398在较低浓度10μmol?L-1抑制COX22的最佳浓度为10μmol?L-1或50μmol?L-1时,对COX22过表达的肝癌细胞系有明显的凋亡诱导作用,并与COX22蛋白表达量下降/前列腺素合成减少及B rd U摄取降低有关,对不表达COX22的细胞系没有显著的促凋亡作用[17];而在较高浓度(100～200μmol?L-1)时,对COX22过表达和不表达COX22的细胞系均有作用,作用强弱与COX22的表达水平无关[18]。由于COX22选择性抑制剂通常仅能降低肝癌的生长率;又因为一些肝癌化疗药物能诱导COX22的产生而上调P2糖蛋白的表达, COX22选择性抑制剂可阻断COX22介导的P2糖蛋白的产生[19],所以用作肝癌治疗时应采用联合化疗。已有实验证明COX22选择性抑制剂与VEGF 选择性抑制剂或其他类型抗癌药物如52F U联用时,可提高抗癌疗效,可作为抗肝癌药物的生物反应调节剂。

在上述四种类型的分子靶化合物中,有的展示了良好的应用前景,而这些化合物最终能否成为有效的抗肝癌分子靶药物,还有待于实践的证明。发展抗肝癌分子靶药物的关键是继续寻找新颖的分子靶点。目前一些与肝癌密切相关的特异性基因或酶可望成为肝癌化疗的靶点,如癌基因HCCA1,由于HCCA1的过表达几乎特异的发生在肝癌中,在癌旁组织及正常肝组织中几乎不表达,也未见在其他类型的癌中有显著性升高,所以不仅可成为肝癌的生物标志物,而且是一个潜在的药靶[20];又如S2腺苷甲硫氨酸合成酶(S AMS),因为正常肝组织表达肝特异性和非肝特异性两种异构体,而肝癌组织只表达非肝特异性异构体,所以正常组织和肿瘤组织中的S AMS对S AMS抑制剂的敏感性有很大的不同(I C

50

值相差50到60倍),可望成为药靶[21]。针对这些靶点进行合理的药物设计,有可能发现新颖的抗肝癌分子靶药物。

除了上述抗肝癌分子靶化合物外,有的中药中的单体成分也有抗肝癌活性。如三氧化二砷是中药砒霜的活性成分,抗瘤谱广,临床研究结果表明低剂量三氧化二砷治疗中晚期原发性肝癌疗效确切并且毒性小,作用机制多样,除了通过下调bcl22/bax比率,活化cas pase23诱导肝癌细胞凋亡外,还与抑制肝癌细胞端粒酶活性和血管内皮生长因子表达等有关[22,23]。还有一些处于研究阶段的化合物,在荷人肝癌的裸鼠身上显示了很好的疗效,如J I M B01和MF13。J I M B01[24]是一个新颖的小分子微管蛋白聚合抑制剂,通过抑制微管聚合而影响纺锤体形成,将肝癌细胞阻滞于有丝分裂期并诱导凋亡,15mg?kg-1的J I M B01治疗组与溶剂对照组相比,对BALB/c裸鼠异种移植人肝癌Bel27402实体瘤的生长抑制率为6614%;MF13[25]是一个新颖的含三个肽的苯丙氨酸氮芥类化合物,属于DNA损伤剂,通过上调磷酸化了的pRb蛋白(出现在S期,是Rb蛋白的失活形式),使细胞阻断在S期,通过降低bcl2 2/bax的比率和活化cas pase途径促进肝癌细胞凋亡,10mg?kg-1MF13对BALB/c裸鼠异种移植人肝癌Bel27402、HepG2实体瘤的肿瘤生长抑制率分别为83%和94%,是一个有潜在应用前途的抗肝癌化合物。

化疗作为抗肝癌的主要手段之一,一直受到重视。虽然过去肝癌化疗的疗效让人失望,但是随着以肝癌密切相关的生物分子为作用靶点的分子靶药物的发现,有全新作用机制的化合物的出现,新结构或新来源的先导化合物的涌现,相信肝癌化疗会有重要的进展。

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New molecul ar t argets and novel agents for hu man hepato ma

HU Q i ong2ying,J I A NG J ian2dong

(Institute of M edicinal B iotechnology,Chinese Acade m y of M edical Sciences&Peking U nion M edical College,B eijing　100050,China)

Abstract　Current anti2hepat oma agents in clinical ap licati on have not been p r oved t o be satisfact ory.The maj or obstacles are l ow efficacy,t oxicity,and drug re2 sistance.I dentifying ne w drug targets and discovering ne w agents accordingly with high efficacies and l ow t oxicities have become the key part of the s oluti on.Re2 cent studies have shown that hyper2methylati on of tumor supp ress or genes,interacti on bet w een hepat ocyte gr owth fact or and its recep t or,vascular endothelial gr owth fact or and its recep t or,as well as cycl ooxygen2 ase22m ight be potential targets f or hepat omache mother2 apy.I ndeed,agents acting on these targets have shown t o be effective.I n additi on,other agents such as A s2O3have als o shown their activities against hepat o2 ma.

Key words:molecular targets;anti2hepat oma agents; methylati on;HGF/c2Met;VEGF/VEGFR;cycl ooxyge2 nase22