細(xì)胞周期抑制劑

1、2. 抗代謝藥,干擾DNA合成藥作用于細(xì)胞周期（主要S期）腫瘤細(xì)胞合成中所需原料：purine, pyrimidine, folate抑制腫瘤細(xì)胞合成代謝途徑，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡設(shè)計(jì)原理：將正常代謝物結(jié)構(gòu)作細(xì)微的改變（生物電子等排體），得到代謝拮抗物代替正常代謝物摻入生物大分子，形成非功能的偽生物大分子，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，lethal synthesis,嘧啶拮抗物（抑制細(xì)胞周期S期DNA合成、阻遏細(xì)胞G1/S期進(jìn)程）,尿嘧啶,氟尿

2、嘧啶Fluorouracil5位H用電子等排體F代替代謝活性成分FUdRP是Thymidylate synthetase抑制劑治療實(shí)體癌效果好，副作用嚴(yán)重,在空氣和水溶液中穩(wěn)定，在Na2SO3, 強(qiáng)堿溶液中不穩(wěn)定，雙鍵加成，酰胺水解,Cytarabine阿糖胞苷治療AML正常代謝產(chǎn)物是核糖苷阿糖—核糖的差向異構(gòu)體t1/2短，胞嘧啶脫氨酶作用下代謝為無活性的尿嘧啶阿糖胞苷,Tegafur, 5-FU前藥,Capecitabi

3、ne, 代謝成5-FU,Gemcitabine, 與順鉑連用治療轉(zhuǎn)移性NSCLC、胰腺癌、膀胱癌耐受性良好，代謝成有生物活性的二磷酸、三磷酸核苷形式，抑制DNA合成，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。,嘌呤拮抗物,腺嘌呤和鳥嘌呤是DNA組成部分，設(shè)計(jì)嘌呤類代謝物的衍生物為拮抗物,Mercaptopurine巰嘌呤6-MP是代謝物次黃嘌呤的生物電子等排體OH?SH,MPRP,,,,,巰鳥嘌呤tioguanine代謝成9-(1’-ribosyl-5’-p

4、hosphate)]，進(jìn)一步生成三磷酸鹽，偽核苷酸摻入到DNA,Fludarabine治療CLL骨髓和免疫抑制,Cladribine骨髓抑制、神經(jīng)毒性,Dihydrofolate reductase inhibitors (葉酸拮抗劑),葉酸減少，白細(xì)胞減少，設(shè)計(jì)葉酸拮抗劑治療白血病,Folic acid,dihydrofolic acid,Methotrexate甲氨蝶呤對(duì)DHFR親和力104X,MTX水溶解度差，酸堿兩性

5、，酰胺鍵易在酸性溶液中水解失活,MTX：堿中心為N1，相鄰的C2-NH2 (PDB:1U72)嘧啶環(huán)(N1)處于親脂性凹槽中，N1/C2-NH2陽離子與DHFR E30/T136結(jié)合。C10-NH2與I7/Y121/V115形成氫鍵Glu的a-COOH與R70側(cè)鏈形成離子鍵相互作用對(duì)氨基苯甲酰基處于疏水口袋：F31/F34/I60喋啶Pteridine環(huán)處于口袋：A9/F34/L22二氫葉酸： (PDB: 4M6K

6、)對(duì)氨基苯甲酰和谷氨酸結(jié)合類似于MTXN1非結(jié)合，N3/N11與E30成氫鍵結(jié)構(gòu)較為松散Pymol Demo…,Raltitrexedthymidylate synthase inhibitor,pentostatinAdenosine deaminase inhibitorIV 治療毛細(xì)胞白血病,HydroxycarbamideRibonucleotide reductase inhibitor,3. 抗微管蛋白劑,細(xì)

7、胞生長(zhǎng)繁殖4個(gè)周期G2：準(zhǔn)備原料，包括微管蛋白（絲狀結(jié)構(gòu)，有絲分裂、維持形態(tài)、輸送管道）微管組裝和去組裝處于動(dòng)態(tài)平衡，破壞這一平衡狀態(tài)的化合物能阻斷細(xì)胞的有絲分裂，導(dǎo)致細(xì)胞死亡,秋水仙堿Colchicine模型藥物抑制細(xì)胞核分裂過程中紡錘體的形成抗癌活性譜窄，與粒性白細(xì)胞的微管蛋白有一個(gè)結(jié)合位點(diǎn)，抑制向炎癥區(qū)域的遷移，治療痛風(fēng)。毒性大、少用,長(zhǎng)春堿/新堿提取自長(zhǎng)春花（Eli Lily)，骨髓抑制、神經(jīng)毒性?結(jié)構(gòu)改造與微管

8、蛋白有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn),微管:直徑25nm的長(zhǎng)管狀結(jié)構(gòu)蛋白，控制染色體移動(dòng)的紡錘結(jié)構(gòu)的主要組件，由微觀蛋白a,b組成。,長(zhǎng)春堿半合成衍生物,長(zhǎng)春地辛vindesine活性增強(qiáng)，毒性和副作用與長(zhǎng)春堿相似,長(zhǎng)春瑞濱Vinorelbine, 偶然發(fā)現(xiàn)強(qiáng)酸脫水神經(jīng)毒性<長(zhǎng)春地辛,四種長(zhǎng)春堿類，長(zhǎng)春新堿神經(jīng)毒性最明顯，骨髓抑制副作用最小,紫杉烷類,1964：NCI篩選紅豆杉針葉和樹皮1966：分離taxol1971：Structure

9、1990s：臨床四環(huán)雙萜（萜：異戊二烯）化合物抗癌機(jī)理：抑制紡錘體的降解，促進(jìn)微管組裝，穩(wěn)定微管復(fù)合物，抑制微管蛋白二聚體去組裝，降低非聚合的微管蛋白濃度與順鉑/卡鉑聯(lián)用治療卵巢癌、晚期NSCLC、轉(zhuǎn)移乳腺癌？？來源少：從baccatin半合成；水溶性差，P-糖蛋白高表達(dá)和編碼微管蛋白基因突變引起耐藥性,Paclitaxel/taxol紫杉醇,docetaxel,4. 分子靶向藥物,作用在腫瘤細(xì)胞中特異/上調(diào)的生化途徑和蛋白

10、途徑。細(xì)胞廣泛利用細(xì)胞內(nèi)外機(jī)制來傳遞信號(hào)，包括生長(zhǎng)、凋亡和蛋白降解。腫瘤細(xì)胞內(nèi)某些信號(hào)通路可上調(diào)或依賴性產(chǎn)生，這些信號(hào)通路的抑制可產(chǎn)生抗腫瘤作用，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑/第二信使抑制劑毒性低，口服給藥,Kinase inhibitorsRas信號(hào)通路抑制劑細(xì)胞周期抑制劑Ub-Proteasome抑制劑mTOR酶抑制劑,激酶抑制劑,磷酸化蛋白的氨基酸殘基：作為分子開關(guān)啟動(dòng)細(xì)胞活動(dòng)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)；作為分子連接器結(jié)合蛋白分子Serine/th

11、reonine-specific kinasesTyrosine-specific kinasesMixed function kinasesReceptor kinases: 疏水跨膜區(qū)+胞外配體結(jié)合區(qū)+位于細(xì)胞質(zhì)的激酶區(qū)； erbB(HER),Platelet-derived growth factor receptor; vascular endothelial gr

12、owth factor receptor, e.g., IGF-1R, KIT, mutant FLt-3受體Nonreceptor kinases: 無跨膜區(qū)/胞外區(qū)，可能脂質(zhì)修飾后膜定位到細(xì)胞質(zhì)表面，固定在磷脂雙分子層或非共價(jià)結(jié)合到膜受體，eg. ABL, JAK, FAK, SRC,serine,threonine,tyrosine,功能：細(xì)胞因子在不跨膜的情況下從細(xì)胞外傳遞信息到細(xì)胞內(nèi)結(jié)構(gòu)，調(diào)控細(xì)胞增殖、細(xì)胞-基質(zhì)粘附、遷移、

13、凋亡、轉(zhuǎn)錄、膜轉(zhuǎn)運(yùn)等,機(jī)制：Receptor tyrosine kinase唯一負(fù)責(zé)跨膜信號(hào)傳遞的激酶，配體結(jié)合到RTK，誘導(dǎo)二聚/寡聚，激活激酶非受體激酶的激活由胞外信號(hào)誘導(dǎo),藥物調(diào)節(jié)激酶活性：不同激酶的應(yīng)用可產(chǎn)生相反的影響，e.g., TGF-b的激活可抑制細(xì)胞生長(zhǎng)激酶殘基中去除磷酸化物，切斷激酶信號(hào)酶活性降低/阻斷可調(diào)節(jié)信號(hào)，激酶和其相關(guān)的細(xì)胞內(nèi)定位腫瘤蛋白激酶在起始階段主要起致病作用，促進(jìn)腫瘤細(xì)胞不可控的增殖、生

14、長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移蛋白激酶突變：e.g., BCR-ABL突變體是CML病原，存在于15%-30%de ALL， ~100%CML蛋白激酶Overexpression：EGFR, ErbB2/Her2/neu, ErbB-3, ErbB-4在Breast Cancer中過表達(dá)； PDGFR在腦膜瘤、黑素瘤、神經(jīng)內(nèi)分泌瘤、卵巢癌、胰腺癌、胃癌、肺癌前列腺癌中過表達(dá)；SRC激酶@結(jié)腸癌藥物設(shè)計(jì)思路：干擾蛋白質(zhì)的ATP結(jié)合位點(diǎn)，阻斷信號(hào)傳遞

15、,Imatinib, Gleevec,經(jīng)典靶向激酶藥物，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制劑染色體易位?異常的BCR-ABL激酶?白血病細(xì)胞不可控增殖?CMLDruker發(fā)現(xiàn)imatinib治療CML，~90%患者獲得顯著的完全緩解的血液疾病反應(yīng),口服給藥，應(yīng)用方便無細(xì)胞毒藥物的嚴(yán)重副作用還可有效抑制ABL, PDGFR, c-Kit激酶（治療GISTs),Enjoy the video from Brain Druker athttp://bio

16、nmr.ustc.edu.cn/courses/druker_imatinib.wmv,EGFR inhibitors,TGF-a/EGF結(jié)合到無活性的EGFR ? homodimer/heterodimer?Tyrosine Kinase ?cascadeOverexpression of EGFR in solid tumors: 頭頸、肺、結(jié)腸直腸腫瘤選擇性：EGFR保護(hù)癌細(xì)胞遠(yuǎn)離細(xì)胞毒劑/放療,Gefitinib, Ires

17、sa (AstraZeneca) clogP=4.02; clogSw=-22,Phase II and Phase III results are not consistent? personalized medicine (mutations common in Asians, women, and non-smokers)減慢腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，抑制正常細(xì)胞的代謝,埃羅替尼 Erlotinib, Tarceva,clogP=3.92;

18、clogSw=-4.81Pfizer合成，Roche/OST/Genentech研發(fā)治療NSCLC, 腦癌（罕用藥）耐受良好，EGFR普遍下調(diào)導(dǎo)致的副作用，皮疹等EGFR+患者中使用Personalized medicine,Other targets:VEGF(semaxanib), PDGFR,IGF-1R, MET, SRC, Ras, AKT, STAT,PKB, etc.,Ras signal transducti

19、on inhibitors,~30% cancers start from Ras oncogene mutation；復(fù)發(fā)：90%Ras 突變~50%結(jié)腸癌，~90%胰腺癌Ras基因點(diǎn)突變， ~39%骨髓瘤Ras突變Mutant Ras patients survival median: 2.1yr，wt-Ras: 4yr,Ras突變失去GTP酶活性，停留在Ras-GTP態(tài)，持續(xù)發(fā)送信號(hào)到細(xì)胞核，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞不可控分化。,,Ras

20、 (21kDa) belongs to Rat-Adeno-Sarcoma superfamily,Ras結(jié)合到GFR膜內(nèi)面發(fā)揮作用，Ras大量翻譯后修飾：Ras C-terminal CaaX （a=aliphatic, X = SMAQ) 法尼基化，切除aaX，S-Farnesyl-Cys的COOH甲基化，附著到膜上,膜結(jié)合的Ras蛋白分子開關(guān)：細(xì)胞外配體刺激受體RTK?受體RTK二聚?Grb2識(shí)別作用于結(jié)合位點(diǎn)?recruit S

21、os?Ras-GDP(inactive) to Ras-GTP,FTase Inhibitors,Farnesyl pyrophosphate FPP,CaaX擬肽競(jìng)爭(zhēng)F/CVFM: 體外抑制，體內(nèi)降解FPP類似物：參與角鯊烯合酶等途徑，毒性？,Tipifarnib（Janssen?J&J，Phase III)藥效學(xué)研究：盡管法尼基蛋白被有效阻斷，與抗腫瘤活性無關(guān)聯(lián)？？PI3K/AKT2通路？其它非Ras通路？,Lona

22、farnibIndication: NSCLC,細(xì)胞周期抑制劑,Cyclin-dependent kinase, CDK4/6作為細(xì)胞外信號(hào)的中心整合子，在G1期磷酸化腫瘤抑制蛋白pRb, 導(dǎo)致pRb失活。細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)被Ras信號(hào)通路upregulated,Flavopiridol印度rohitukine植物堿半合成Phase II終止,Olomoucine roscovit

23、ineCyclocel開發(fā)，phase II,Alsterpaullone抗CDK1, GSK-3, CDK5,抑制劑競(jìng)爭(zhēng)激酶的ATP結(jié)合位點(diǎn)Cheng-Prusoff方程：,??細(xì)胞內(nèi)ATP濃度5~15mM; 衡量IC50應(yīng)考慮生理?xiàng)l件,Ubiquitin-proteasome inhibitor,目標(biāo)蛋白?多泛素化?蛋白酶體識(shí)別?目標(biāo)蛋白降解為多肽片段+泛素許多重要的控制蛋白的降解對(duì)細(xì)胞周期和有絲分裂很關(guān)鍵蛋白酶體抑制劑和

24、干擾調(diào)控分子的降解而中止或延遲腫瘤的發(fā)展,Bortezomib， Valcade (Millennium Pharm)抑制胰糜蛋白酶活性Ki同體外細(xì)胞毒性和體內(nèi)抗腫瘤活性相關(guān)治療多發(fā)性骨髓瘤,More targets:NF-kB水平升高可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡，抑制蛋白酶體介導(dǎo)的IkB降解可升高NF-kB水平,mTOR酶抑制劑,,基因轉(zhuǎn)錄,,細(xì)胞生長(zhǎng),增殖,,,血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子產(chǎn)生,Biomarker: pS6, p4E-BP1

25、, pS6K ??,PI3K-mTOR通路在>70%腫瘤中異常,結(jié)合FKBP12蛋白，抑制mTOR,Epigenetic protein families: a new frontier for drug discovery,Nature Reviews Drug Discovery, 2012,Personalized Medicine,Biomarker: 蛋白或核酸，在癌癥中過度表達(dá)/突變需較深入研究作用機(jī)理，決定癌癥中關(guān)