細胞周期抑制劑

1、2. 抗代謝藥,干擾DNA合成藥作用于細胞周期（主要S期）腫瘤細胞合成中所需原料：purine, pyrimidine, folate抑制腫瘤細胞合成代謝途徑，導致腫瘤細胞死亡設計原理：將正常代謝物結構作細微的改變（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，導致細胞死亡，lethal synthesis,嘧啶拮抗物（抑制細胞周期S期DNA合成、阻遏細胞G1/S期進程）,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抑制劑治療實體癌效果好，副作用嚴重,在空氣和水溶液中穩(wěn)定，在Na2SO3, 強堿溶液中不穩(wěn)定，雙鍵加成，酰胺水解,Cytarabine阿糖胞苷治療AML正常代謝產物是核糖苷阿糖—核糖的差向異構體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，誘導細胞凋亡。,嘌呤拮抗物,腺嘌呤和鳥嘌呤是DNA組成部分，設計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、神經毒性,Dihydrofolate reductase inhibitors (葉酸拮抗劑),葉酸減少，白細胞減少，設計葉酸拮抗劑治療白血病,Folic acid,dihydrofolic acid,Methotrexate甲氨蝶呤對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結合。C10-NH2與I7/Y121/V115形成氫鍵Glu的a-COOH與R70側鏈形成離子鍵相互作用對氨基苯甲?；幱谑杷诖篎31/F34/I60喋啶Pteridine環(huán)處于口袋：A9/F34/L22二氫葉酸： (PDB: 4M6K

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

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

8、蛋白有兩個結合位點,微管:直徑25nm的長管狀結構蛋白，控制染色體移動的紡錘結構的主要組件，由微觀蛋白a,b組成。,長春堿半合成衍生物,長春地辛vindesine活性增強，毒性和副作用與長春堿相似,長春瑞濱Vinorelbine, 偶然發(fā)現強酸脫水神經毒性<長春地辛,四種長春堿類，長春新堿神經毒性最明顯，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）化合物抗癌機理：抑制紡錘體的降解，促進微管組裝，穩(wěn)定微管復合物，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/卡鉑聯用治療卵巢癌、晚期NSCLC、轉移乳腺癌？？來源少：從baccatin半合成；水溶性差，P-糖蛋白高表達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,作用在腫瘤細胞中特異/上調的生化途徑和蛋白

10、途徑。細胞廣泛利用細胞內外機制來傳遞信號，包括生長、凋亡和蛋白降解。腫瘤細胞內某些信號通路可上調或依賴性產生，這些信號通路的抑制可產生抗腫瘤作用，信號轉導抑制劑/第二信使抑制劑毒性低，口服給藥,Kinase inhibitorsRas信號通路抑制劑細胞周期抑制劑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：作為分子開關啟動細胞活動的級聯反應；作為分子連接器結合蛋白分子Serine/th

11、reonine-specific kinasesTyrosine-specific kinasesMixed function kinasesReceptor kinases: 疏水跨膜區(qū)+胞外配體結合區(qū)+位于細胞質的激酶區(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)，可能脂質修飾后膜定位到細胞質表面，固定在磷脂雙分子層或非共價結合到膜受體，eg. ABL, JAK, FAK, SRC,serine,threonine,tyrosine,功能：細胞因子在不跨膜的情況下從細胞外傳遞信息到細胞內結構，調控細胞增殖、細胞-基質粘附、遷移、

13、凋亡、轉錄、膜轉運等,機制：Receptor tyrosine kinase唯一負責跨膜信號傳遞的激酶，配體結合到RTK，誘導二聚/寡聚，激活激酶非受體激酶的激活由胞外信號誘導,藥物調節(jié)激酶活性：不同激酶的應用可產生相反的影響，e.g., TGF-b的激活可抑制細胞生長激酶殘基中去除磷酸化物，切斷激酶信號酶活性降低/阻斷可調節(jié)信號，激酶和其相關的細胞內定位腫瘤蛋白激酶在起始階段主要起致病作用，促進腫瘤細胞不可控的增殖、生

14、長、轉移蛋白激酶突變：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； PDGFR在腦膜瘤、黑素瘤、神經內分泌瘤、卵巢癌、胰腺癌、胃癌、肺癌前列腺癌中過表達；SRC激酶@結腸癌藥物設計思路：干擾蛋白質的ATP結合位點，阻斷信號傳遞

15、,Imatinib, Gleevec,經典靶向激酶藥物，信號轉導抑制劑染色體易位?異常的BCR-ABL激酶?白血病細胞不可控增殖?CMLDruker發(fā)現imatinib治療CML，~90%患者獲得顯著的完全緩解的血液疾病反應,口服給藥，應用方便無細胞毒藥物的嚴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結合到無活性的EGFR ? homodimer/heterodimer?Tyrosine Kinase ?cascadeOverexpression of EGFR in solid tumors: 頭頸、肺、結腸直腸腫瘤選擇性：EGFR保護癌細胞遠離細胞毒劑/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)減慢腫瘤細胞生長，抑制正常細胞的代謝,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普遍下調導致的副作用，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；復發(fā)：90%Ras 突變~50%結腸癌，~90%胰腺癌Ras基因點突變， ~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)送信號到細胞核，導致腫瘤細胞不可控分化。,,Ras

20、 (21kDa) belongs to Rat-Adeno-Sarcoma superfamily,Ras結合到GFR膜內面發(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,膜結合的Ras蛋白分子開關：細胞外配體刺激受體RTK?受體RTK二聚?Grb2識別作用于結合位點?recruit S

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

22、farnibIndication: NSCLC,細胞周期抑制劑,Cyclin-dependent kinase, CDK4/6作為細胞外信號的中心整合子，在G1期磷酸化腫瘤抑制蛋白pRb, 導致pRb失活。細胞周期蛋白D1表達被Ras信號通路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,抑制劑競爭激酶的ATP結合位點Cheng-Prusoff方程：,??細胞內ATP濃度5~15mM; 衡量IC50應考慮生理條件,Ubiquitin-proteasome inhibitor,目標蛋白?多泛素化?蛋白酶體識別?目標蛋白降解為多肽片段+泛素許多重要的控制蛋白的降解對細胞周期和有絲分裂很關鍵蛋白酶體抑制劑和

24、干擾調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同體外細胞毒性和體內抗腫瘤活性相關治療多發(fā)性骨髓瘤,More targets:NF-kB水平升高可促進腫瘤細胞的凋亡，抑制蛋白酶體介導的IkB降解可升高NF-kB水平,mTOR酶抑制劑,,基因轉錄,,細胞生長,增殖,,,血管內皮生長因子產生,Biomarker: pS6, p4E-BP1

25、, pS6K ??,PI3K-mTOR通路在>70%腫瘤中異常,結合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/突變需較深入研究作用機理，決定癌癥中關