以微管为靶点的抗肿瘤药物的研究进展

　　自从紫杉醇发现以来，以微管作为抗肿瘤药物筛选的靶点日益受到重视。由于目前现有的抗微管药物存在的缺陷，导致新的化合物的不断发现。
   
　　微管（microtubule）是真核细胞于增殖周期或发育的某个时相中存在于细胞内的一种蛋白质聚合体，是构成细胞网架的主要成分。微管有聚合和解聚的动力学特性，在保持细胞形态、细胞的分裂增殖、细胞器的组成与运输及信号物质的传导方面发挥重要作用。以微管为靶点的抗肿瘤药就是利用其动力学特性，或促进其解聚或抑制其聚合，从而达到直接影响细胞的有丝分裂，并影响细胞的诸多正常生理功能，使细胞分裂停止于M期。本文简要综述近年来以微管蛋白为靶点的抗肿瘤药物的研究进展。
   
　　1 目前已经开发出的以微管为靶点的抗肿瘤药物
   
　　当前临床上常用的以微管为靶点的抗肿瘤药分为抑制微管蛋白聚合的药物和抑制微管蛋白解聚的药物。

　　1.1 抑制微管蛋白聚合的药物
   
　　1.1.1 在微管蛋白上有一个结合位点的药物 包括秋水仙碱类（秋水仙碱，秋水仙酰胺）和鬼臼毒素类药物鬼臼噻吩苷（鬼臼甲叉苷，Teniposide，替尼泊苷，VM-26，vumon，威猛），鬼臼乙叉苷（Etoposid，依托泊苷，足叶乙苷，VP-16，VP-16-213）。鬼臼毒素类药物虽能与微管蛋白结合，抑制微管蛋白聚合，但其主要作用是抑制DNA拓扑异构酶Ⅱ的DNA断裂后重新连接反应，阻制细胞周期于G 2 期。目前已被列入拓扑异构酶Ⅱ抑制剂。
   
　　1.1.2 在微管蛋白上有2个结合位点的药物长春花生物碱类（长春花碱，长春新碱，长春花碱酰胺，去甲长春花碱）和美登素。
   
　　1.2 抑制微管蛋白解聚的药物 包括紫杉类药物有紫杉醇（Taxol）和多西紫杉醇（Docetaxel）。是目前惟一发现并应用于临床的促进微管聚合、抑制微管解聚的药物 ［1］  。

　　2 微生物来源的抗肿瘤药
   
　　2.1 天然抗癌产物Epothilones Epothilones（埃波休隆）是Daniel M.Bollag等 ［2］  为了寻求具有微管蛋白活性的化合物而对许多植物，水生生物，昆虫与许多发酵提取物进行筛选研究时，从Sorangium cellulosum（纤维素堆囊菌）菌株SMP44的发酵提取物中发现的具有促进GTP依赖性微管蛋白聚合成微管的有效活性的物质。
   
　　与紫杉醇比较，Epothilones是一类结构新颖的化合物，而其结构更简单，生物学活性与紫杉醇相类似，并且它还对某些多药抗药性细胞系具有强细胞毒性，其离体抑制的效果比紫杉醇强2000～5000倍 ［2］  。比起紫杉醇，是一种更不易受p-糖蛋白作用的物质 ［3］  。在过去的几年里已证实堆囊属粘菌还产生着丰富的具有生物活性的次生代谢物如ambruticins，spirangicn，soraphens，tartrolons，chivosazol A，ratˉjadon，jerangolids，Disorazo A1 ［4］  。鉴于紫杉醇来源困难及副作用多等缺点，Epothilones是一种可替代紫杉醇的，结构新颖，可能疗效更强更广谱的天然抗癌候选药物 ［5］  。
   
　　2.2 cryptophycin（CP） CP的最初开发是作为抗真菌药的，是Schwartz等 ［6］  从蓝藻的培养物中提取获得的，后来又从其他的菌种中分离得到同样结构的化合物。CP是一个脂溶性化合物，结构复杂，但现在已经能够用化学方法全合成。研究发现，CP能抑制L1210淋巴细胞的增殖，还能抑制有丝分裂期细胞比例的增加，与长春花碱比较，生物活性更强。以纯微管蛋白为研究对象发现，相对于秋水仙碱，0.5μmol/L的秋水仙碱对微管装配抑制50%，而此浓度的CP对微管的聚合呈现完全抑制。还发现CP能抑制微管聚合，抑制纯微管蛋白装配成微管 ［7］  。而且CP是p-糖蛋白的不适应底物，对多种耐药肿瘤细胞具有显著的细胞毒作用。CP的作用机制很复杂，能抑制纯微管蛋白组装成微管，能防止微管蛋白变性，还能阻止［ 3 H］长春花碱与微管蛋白的结合，以及抑制微管蛋白对［γ- 12  p］GTP的水解，表明CP直接作用于微管蛋白。其与微管蛋白作用时，细胞内不存在其他的调节蛋白起介导作用。在微管蛋白上除了有长春花碱结合位点（V位点）以外，还有一个秋水仙碱结合位点。实验表明CP并不影响秋水仙碱与C位点的结合，CP对V位点的结合域的作用有高度专一性 ［8］  。还认为CP能与靶部位发生共价结合，这种共价结合有可能是通过CP的环氧基部分对靶部位进行烷基化而实现的［8］  。
   
　　CP作用位点独特，对靶位有高度专一性，并对多重耐药肿瘤有显著的细胞毒作用，不易产生耐药，这些特点足以使CP具备优良抗癌药的开发潜力。
   
　　2.3 Discodermolide（DC） Discodermolide是1990年从海绵动物Discodermia dissoluta中分离得到的多羟基内酯化合物，是紫杉醇与微管蛋白结合的竞争性抑制剂 ［9］  。DC已用于临床一期试验。
   
　　Honore ［10］  等发现DC（7-166nm）能明显抑制微管的动态不稳定性。在IC 50  （7nm，72h）时，所有的动力减少到23%;在最大抑制（83nm，20h）浓度下，大部分的微管失去活性，无分裂后期出现，所有的纺锤体功能失常。剩余的有动力的微管的动力性减少到62%。这说明DC抑制肿瘤生长和有丝分裂的主要机制是抑制微管动力学。相比较于Paˉclitaxel来说，其可能结合位点不同及对微管蛋白构造的改变不同。而且对耐Paclitaxel的细胞有作用。已有大量的数据显示DC在抗人肿瘤方面的作用，是一个值得开发的药物 ［4］  。
   
　　2.4 Laulimalide Laulimalide是1999年Mooberry等从海绵Cacospongia mycofijiensis，Fasciospongia rimosa和Hyattella sp中发现的具有促进微管稳定的化合物 ［11］  。Laulimalide是一个有效的微管稳定剂。其活性不同于其他的微管蛋白结合剂，对耐Paclitaxel的细胞有作用。但其不稳定，因此，已经设计了5种类似物来提高其化学稳定性，但仍保持其特殊的生物学活性。
   
　　5种类似物抑制肿瘤细胞活性的IC 50  在0.12～16.5μmol/L不等。尽管5种类似物在诱导细胞改变上类似于Laulimalide，包括增加细胞间期微管的浓度，改变纺锤体，最终使细胞凋亡，但他们之间有明显的差异。对于Paclitaxel和Epothilones耐药的细胞株，5种类似物的耐药性要小的多 ［12］  。总之，目前已经合成了减少或消除Laulimalide不稳定性的5种类似物，值得下一步的开发。

　　3 抗肿瘤喹诺酮类药物  
    
　　喹诺酮类药物是作为抗菌药应用于临床的，近年发现其有抗肿瘤的活性。其中2-芳基取代喹诺酮类化合物是新的一类作用于微管蛋白的抗肿瘤化合物。这些化合物在体外人体肿瘤细胞系（HTC）分析和体内异种移植试验中都表现出强的细胞毒性，而且对微管蛋白聚合作用均呈强烈抑制作用，IC 50  与那些强抗有丝分裂的天然产物的IC 50  相当。

　　3.1 2-苯基-4-喹诺酮类化合物 在喹诺酮类化合物的2-位引入取代基往往导致抗菌活性降低，而可能使其具有抗肿瘤的活性。类黄酮就是含有这种2-苯基-1，4-苯并吡喃结构的骨架。从植物Polanisia dodecandm中分离出几种黄酮醇类化合物，其中5，3’-二羟基-3，6，7，8，4’-五甲氧基黄酮（F1）在体外对人体肿瘤细胞系有极强的细胞毒性，也是微管蛋白聚合强抑制剂。
   
　　3.2 2-苯基-1，8-二氮杂萘-4-酮类 该类化合物也具有强的细胞毒性和抗微管蛋白的活性。其细胞毒性与抗微管蛋白聚合活性之间有很好的相关性。
   
　　3.3 1，2，3，4-四氢-2-苯基-4-喹诺酮类化合物 20年前有报道2，3-二氢-4（1H）-1，3-二氮杂萘酮衍生物（DHQZ）具有抗肿瘤活性，近年又对它们进行了重新评价，结果表明它们确实表现出对微管蛋白聚合和秋水仙碱与微管蛋白聚合明显的抑制作用。

　　4 中药复方
   
　　4.1 AC960（扶正抗癌方） AC960由莪术、白术、苦参、白花蛇舌草等药味组成。王昌俊 ［14］  等通过动物实验，观察其对微管蛋白聚合-解聚活性的影响，结果显示:AC960能明显抑制微管蛋白的聚合，其作用略弱于秋水仙碱，且同时有抑制微管蛋白聚合的作用。
   
　　4.2 益气活血中药复方 益气活血中药复方由黄芪、白术、当归、川芎、红花、莪术、地龙组成。李萍萍［15］  等发现其抑制人胃癌BGC-823细胞的增殖与改变其细胞周期时相分布有关。该复方组G 2 +M期细胞数明显增多。微管蛋白的观察结果显示复方组微管骨架明显改进。
   
　　5 其它

　　另外还有一些化合物具有抑制微管的作用，如Combreˉtastatin A 4［16］  磷酸盐，它是作用于血管内皮的代表，通过结合到微管蛋白导致内皮形态学改变，中断血供而达到抑制肿瘤的作用。另外还有Curacin A ［17］  ，Uinorelbine ［18］  ，Diphenylhydantoin ［18］  等，本文就不再详细综述了。
   
　　6 小结

　　从秋水仙碱发现以来，真核生物细胞微管作为抗肿瘤药物靶点日益受到重视。由于紫杉醇等来源困难，且副作用大等缺点，促使我们去寻找新的天然药物。近年来的发现给我们很大的信心。希望这些新的化合物能尽快开发应用到临床上。

　　参考文献
    
　　1 胥彬，丁健.肿瘤药理学新论，北京:人民卫生出版社，2004，5:37-91.
   
　　2 Daniel M，Bollag，Patricia A，et al.Epothilones，a New Class of Microˉtubule-stabilizing Agents with a Taxol-like Mechanism of Action.Cancer Res，1995，55（1）:2325-2333.
   
　　3 Mani S，Macapinlac M Jr，Goel S，et al.The clinical development of new mitotic inhibitors that stabilize the microtubule.:Anticancer Drugs，2004，15（6）:553-558.
   
　　4 Elnakady YA，Sasse F，Lunsdorf H，et al Disorazol A1，a highly effective antimitotic agent acting on tubulin polymerization and inducing apoptosis in mammalian cells.Biochem Pharmacol，2004，1，67（5）:927-935.

　　5 Goodin S，Kane MP，Rubin EH.Epothilones:mechanism of action and biologic activity.J Clin Oncol，2004，15，22（10）:2015-2025.
   
　　6 Schwartz RE，Hirsch CR，Sesin DF，et al.Pharmaceuticals from cultured algae.J Indust Microbiol，1990，5（2-3）:113（CA，114;12039e）.
   
　　7 Bai R，Schwartz RE，Kepter JA，et al.Characterization of interaction of cryptophycin I with tubulin:binding in the vinca domain，competive inˉhibition of dolastation10binding，and an unusal aggregation reaction.J Cancer Res，1996，56:4398.
   
　　8 Smith CD，Zhang X，Meoberry SL，et al.Cryptophycin:a new antimicroˉtubule agent active against drug resistant cells，J Cancer Res，1994，54（15）:3779.
   
　　9 Terhar E，Kowalski RJ，Hamel E，et al.Discodermolide，a cytotoxic maˉrine agent that stabilizes microtubules more potently than taxol.J Bioˉchemistry，1996，35（1）:243-250.
   
　　10 Honore S，Kamath K，Braguer D.Suppression of microtubule dynamics by discodermolide by a novel mechanism is associated with mitotic arˉrest and inhibition of tumor cell proliferation.JMol CancerTher，2003，2（12）:1303-1311.
   
　　11 Mooberry SL，Tien G，Hernander AH，et al.Laulimalide and isolauliˉmalide，new paclitaxel-like microtubule stabilizing agents J Cancer Res，1999，58（3）:653-660.

　　12 Mooberry SL，Randall-Hlubek DA，Leal RM，et al.From the Cover:Microtubule-stabilizing agents based on designed laulimalide anaˉlogues.:Proc Natl Acad Sci U S A，2004，101（23）:8803.
   
　　13 刘开湘，王以光，郭惠元.抗肿瘤喹诺酮类药物的发现及其进展.国外医药·抗生素分册，2001，22（1）:15-27.
   
　　14 王昌俊，陈伟，胡月娟，等.AC960对微管蛋白聚合-解聚的影响.南京中医药大学学报，1997，13（5）:275-276.
   
　　15 李萍萍，吕桂枝，孙红，等.益气活血中药复方对肿瘤细胞增殖的抑制作用.中国中药杂志，1996，21（2）:113-115.
   
　　16 West CM，Price P.Combretastatin A4phosphate.:Anticancer Drugs，2004，15（3）:179-87.
   
　　17 Wipf P，Reeves JT，Day BW.Chemistry and biology of curacin A.Curr Pharm Des，2004，10（12）:1417-1437.
   
　　18 Hutson TE，Ganapathi R，Elson P，et al.Phase I trial of vinorelbine and diphenylhydantoin in patients with refractory carcinoma.Invest New Drugs，2004，22（3）:277-284.
    
　　（收稿日期:2004-08-03）  

　　作者单位:650031云南昆明昆明医学院云南天然药物药理重点实验室 

　　（编辑罗 彬）