楊臻崢，邢愛敏，鄭曉南*，顧覺奮

（1. 中國藥科大學《藥學進展》編輯部，江蘇 南京 210009；2. 中國藥科大學生命科學與技術學院，江蘇 南京 210009）

烯二炔類抗腫瘤抗生素及其靶向藥物研究近況

楊臻崢1，邢愛敏1，鄭曉南1*，顧覺奮2**

（1. 中國藥科大學《藥學進展》編輯部，江蘇 南京 210009；2. 中國藥科大學生命科學與技術學院，江蘇 南京 210009）

烯二炔類抗生素是一種結構新穎、作用機制獨特的新型抗腫瘤抗生素，烯二炔結構是其活性中心。該類抗生素具有極強的抗腫瘤活性，卻因毒性較大難以直接用于臨床。近年來，研究人員展開了烯二炔類抗生素靶向藥物的研發(fā)工作，以提高其腫瘤靶向性并減少藥物毒副作用。歸納總結了已報道的天然來源的烯二炔類抗腫瘤抗生素及其活性代謝物，并重點介紹烯二炔類抗生素相關靶向藥物的研究進展，旨在為其深度開發(fā)提供參考。

烯二炔類抗生素；分子靶標；靶向給藥；單抗；抗腫瘤

烯二炔類抗生素被認為是迄今為止抗腫瘤活性最強的一類抗生素，其分子結構特殊，作用機制新穎，具有廣闊的開發(fā)前景。已發(fā)現(xiàn)的烯二炔類抗生素有力達霉素（lidamycin，LDM，發(fā)色團結構式為1）、卡利奇霉素（calicheamicins，CLM，2）以及新制癌菌素（neocarzinostatin，NCS，發(fā)色團結構式為3）等，它們對多種腫瘤，尤其是血液腫瘤均有良好的抑制活性。體外研究顯示，力達霉素對白血病L-1210細胞、P388細胞、HP黑色素瘤細胞的IC50為1.5×10-17～3.1×10-16mol·L-1；動物體內(nèi)研究顯示，卡利奇霉素對P388白血病和B16黑色素瘤的ID50分別為5.0和1.25 μg·kg-1，新制癌菌素對L-1210白血病的ID50為380 mg·kg-1[1]。近年來有關烯二炔類抗生素作用機制、靶向藥物設計及臨床應用的研究逐漸增多并取得了一定成果，例如，新制癌菌素已用于臨床腫瘤（如白血病、胃癌、胰腺癌等）的治療；卡利奇霉素的單抗偶聯(lián)物吉妥單抗于2000年在美國上市，用于復發(fā)性急性髓細胞性白血病，雖因安全性問題及療效不明顯于2010年撤市，但近兩年又被發(fā)現(xiàn)可改善急性髓性白血?。ˋML)年輕患者的生存情況，故而受到業(yè)界學者的重新審視；力達霉素是我國發(fā)現(xiàn)的抗腫瘤活性強烈的大分子抗腫瘤抗生素，現(xiàn)已進入Ⅱ期臨床研究。需強調的是，烯二炔類抗生素雖有優(yōu)越的抗腫瘤活性，但因毒性較大，有效劑量范圍窄，很難單獨用于臨床——該類抗生素自20世紀60年代被發(fā)現(xiàn)至今，極少被開發(fā)為藥物并獲準上市。研究人員嘗試通過物理手段或化學修飾提高烯二炔類抗生素的腫瘤靶向性，以期提高藥物活性，并盡可能把藥物毒副作用降低到最小，此類研究亦逐漸成為烯二炔類抗生素研究中的熱點方向。本文歸納總結了已報道的天然來源的烯二炔類抗腫瘤抗生素及其活性代謝物，并重點介紹烯二炔類抗生素相關靶向藥物的研究進展，旨在為其深度開發(fā)提供參考。

達水平極低。隨著對白血病研究的不斷深入，白血病的分型依據(jù)也從臨床癥狀轉變?yōu)榉肿訕擞浳?，這也解釋了一些臨床癥狀相似的病人對藥物應答效果不同的原因；此外，這些分子標記物的特異性表達亦構成了白血病靶向給藥的理論基礎。

腫瘤干細胞的存在最早是從AML中得到證實的。盡管學術界對于腫瘤干細胞的來源持有不同意見，但在其與腫瘤之間的關系方面已達成共識，即腫瘤干細胞是腫瘤耐藥、復發(fā)的根源[8]。CD123是白血病干細胞（leukemia stem cells，LSC）特征性抗原之一，也是特異性識別并結合IL-3的關鍵部位。CD123在AML干細胞表面高表達，而在正常造血干細胞表面幾乎不表達[9]。這一顯著差異提示，可開發(fā)以CD123為靶點的藥物，從而能選擇性清除LSC或誘導LSC凋亡，使根治白血病成為可能。

CD22（Siglec-2）與CD33（Siglec-3）（見圖1）現(xiàn)已被確定為B細胞型白血病細胞和骨髓型白血病細胞的特異性分子標記物[10-11]。其中，CD22在90%以上的惡性B細胞淋巴瘤中表達，而CD33在80%以上的AML細胞表面表達，這些分子標記物已成為白血病靶向給藥系統(tǒng)研究中的熱點。

圖1 CD22與CD33的結構示意圖Figure 1 Structural diagram of CD22 and CD33

針對CD22與CD33這2種分子標記物，研究人員進行了許多有意義的嘗試?？ɡ婷顾厥且环N具有良好抗白血病活性的十環(huán)烯二炔類抗生素，無蛋白質部分，穩(wěn)定性相對較高。研究人員設想，將其與抗CD22或抗CD33的單抗連接，或可進一步提高卡利奇霉素的靶向性：當卡利奇霉素的單抗導向藥物進入機體后，單抗部分會尋找分子靶標CD33（或CD22）并與之結合，形成的細胞表面復合物可被白血病細胞迅速內(nèi)吞，偶聯(lián)卡利奇霉素和單抗部分的“連接鏈”隨即在胞內(nèi)酸性條件下斷裂，水解釋放卡利奇霉素，后者具有高親脂性，可進入細胞核內(nèi)產(chǎn)生細胞毒效應，從而阻滯細胞周期，阻止DNA修復，最終導致白血病細胞凋亡。白血病治療藥吉妥單抗（gemtuzumab ozogamicin，GO）就是基于這一設想，將卡利奇霉素與抗CD33單抗通過“二硫鍵”和“4-（4’-乙酰苯氧基）丁酸”連接得到的具有靶向性的單抗導向藥物。該藥在2000年5月經(jīng)過美國FDA的快速審批程序被批準上市用于治療AML，商品名為Mylotarg。然而，因西南腫瘤組（SWOG）的一項名為S0106的臨床研究發(fā)現(xiàn)GO在安全性方面存在問題，且無法證明本品對受試患者有臨床益處，輝瑞公司于2010年6月將GO從美國市場撤市。

2014年8月，一項由堪薩斯市兒童慈善醫(yī)院和診所（Children’s Mercy Hospitals and Clinics in Kansas City）的Gamis醫(yī)生及其同事公布的臨床研究結果為GO帶來了新的希望。研究組發(fā)現(xiàn)，在兒童和年輕成人AML患者中，在標準化療基礎上加用GO可使3年復發(fā)風險降低17%并顯著改善無事件生存率（event-free survival）。該研究中，1 022名年齡為1歲以下至29歲的AML患者被隨機分成2組，組1在標準化療基礎上加用GO（劑量為3 mg·m-2，誘導療程1期間給予1次，強化療程2期間給予1次），組2受試者僅接受標準化療。結果顯示，組1和組2的3年無事件生存率分別為53.1%和46.9%[風險比（HR）為0.83；95% 置信區(qū)間（CI）為0.70～0.99；P=0.04]。在事后分析中，組1和組2的3年復發(fā)風險分別為32.8%和41.3%（HR為0.73；95% CI為0.58～0.91；P=0.006）。然而，組1和組2的3年總生存率無明顯差異，分別為69.4%和65.4%（HR為0.91；95% CI為0.74～1.13；P=0.39）。兩組的3～5級不良反應發(fā)生情況相似。研究人員表示，所有風險亞組在無事件生存率方面均無統(tǒng)計學顯著改善。該試驗結果雖與此前的S0106研究結果相悖，但與已發(fā)表的有關低危和中危AML成人的試驗結果一致。未來還需開展更多研究，以充分評價GO及其他CD33靶向藥物的最佳治療方案[12]。

同樣，研究人員還將卡利奇霉素與抗CD22單抗通過“二硫鍵”和“4-（4’-乙酰苯氧基）丁酸” 連接，得到了靶向性白血病治療藥物inotuzumab ozogamicin（CMC-544）[13]。在荷有B細胞淋巴瘤的小鼠中進行的研究表明，連續(xù)15 d給予CMC-544可顯著延長模型小鼠的生存時間，單次給予CMC-544可有效延遲B細胞淋巴瘤引起的小鼠后肢癱瘓，且接受CMC-544的小鼠未見B細胞淋巴瘤的組織滲透[14]。目前，輝瑞和UCB制藥公司正在進行有關CMC-544的多項臨床研究，其中包括2項針對非霍奇金淋巴瘤（NHL）的Ⅱ期臨床研究。GO和CMC-544的結構如圖2所示。

圖2 GO和CMC-544的結構示意圖Figure 2 Structural diagram of GO and CMC-544

此外，我國也開展了烯二炔類抗生素-抗體偶聯(lián)物的研發(fā)工作，其中研究最多的是力達霉素。力達霉素是中國醫(yī)學科學院醫(yī)藥生物技術研究所利用本單位建立的抗腫瘤藥物篩選方法——精原細胞法經(jīng)過篩選大量發(fā)酵液樣品而發(fā)現(xiàn)的抗生素，其抗腫瘤活性極強，且具有多重機制，包括直接斷裂腫瘤細胞DNA、誘導腫瘤細胞凋亡和裂亡（也稱有絲分裂細胞死亡，系指細胞經(jīng)過一次有絲分裂后才死亡的現(xiàn)象）、誘導腫瘤細胞產(chǎn)生衰老樣表型、抑制血管生成，以及改變腫瘤侵襲調節(jié)基因的表達等[15]。然而，缺乏腫瘤特異性這一缺點限制了力達霉素的臨床應用。中國醫(yī)學科學院醫(yī)藥生物技術研究所甄永蘇院士及其領導的科研團隊在力達霉素-抗體偶聯(lián)物的研發(fā)方面獲得了重要的成果，他們先后研制了融合蛋白VL-LDP-AE（先制備抗Ⅳ型膠原酶單抗3G11的輕鏈可變區(qū)單域抗體VL與力達霉素輔基蛋白的基因重組融合蛋白VL-rLDP，然后與力達霉素發(fā)色團AE進行組裝制得）[16]以及dFv-LDP-AE（先制備由抗明膠酶單鏈抗體Fv與力達霉素輔基蛋白組成的融合蛋白Fv-LDP，再將其與發(fā)色團AE進行組裝制得）[17]，研究證實上述融合蛋白具有較好的腫瘤靶向作用，其在腫瘤部位釋放的力達霉素濃度顯著升高，從而顯示出更強的抗腫瘤活性。

2.3 設計烯二炔類抗生素的前藥

近年來，有學者嘗試將烯二炔類抗生素設計成前藥，并通過物理方法使其選擇性地在腫瘤部位發(fā)揮作用。例如，Polukhtine等[18]設計了2種具有烯二炔結構的前體化合物，其在黑暗條件下性質穩(wěn)定，在紫外線或近紅外光的照射下可轉化為具有活性的烯二炔。課題組設想，可先將該類前體藥物給予機體，然后以光照射腫瘤組織，促使腫瘤部位的藥物發(fā)生Bergman 環(huán)化，生成自由基并損傷靶標DNA，從而使腫瘤的特異性治療成為可能。研究人員發(fā)現(xiàn)，烯二炔類抗生素的產(chǎn)生菌可通過一系列機制逆轉Bergman 環(huán)化反應，從而避免烯二炔損傷自身DNA[19]，這一機制或可為烯二炔前藥的設計提供參考；此外，烯二炔類抗生素的生物合成前體物質也具有開發(fā)為前藥的潛力[3]。

3 結語

烯二炔類抗生素是迄今為止抗腫瘤活性最強的抗生素，但因毒性較大，難以應用于臨床，上市新藥屈指可數(shù)。一度備受關注和期待的Mylotarg也遭遇了撤市的結局，可見烯二炔類抗生素的新藥研發(fā)之路坎坷而曲折。然而，其他藥物難以與之匹敵的強效抗腫瘤活性使得烯二炔類抗生素自發(fā)現(xiàn)至今一直充滿著吸引力，業(yè)界學者仍在繼續(xù)探索這一領域。通過連接單抗分子或改造輔基蛋白提高烯二炔類抗生素的腫瘤靶向性，仍是該類抗生素今后的主流研究方向，甄永蘇院士及其科研團隊對力達霉素靶向藥物展開了大量研究工作，為這一方向提供了極具參考價值的思路；烯二炔的光活性或酶活性前體藥物也有一定開發(fā)前景，值得嘗試。此外，目前也有一些科學家致力于烯二炔類抗生素的化學合成和組合生物合成研究。烯二炔類抗生素分子較大，其生物合成過程復雜、步驟繁多，對抗生素產(chǎn)生菌中生物合成基因簇及酶的認識，以及對生物合成途徑的闡明有利于提高抗生素的產(chǎn)量，并使烯二炔類抗生素的結構改造變得簡便易行[20]。

需強調的是，一些腫瘤細胞已對烯二炔類抗生素表現(xiàn)出抗藥性，即通過一定的途徑將藥物轉運至細胞外或阻止藥物發(fā)揮作用，其中外排泵是最常見的一種抗藥形式。圖3以CMC-544為例，描述了烯二炔類抗生素在腫瘤細胞內(nèi)的相關作用機制以及腫瘤細胞對其耐藥的機制[21]。此外還有學者認為，腫瘤對烯二炔類抗生素的耐藥性可能是一部分細胞通過犧牲自身蛋白的方式來抵消藥物的生物活性，從而使剩余腫瘤細胞得以逃避藥物的殺傷作用[22]。因此，進一步闡明烯二炔與腫瘤細胞的相互作用機制，有助于應對可能出現(xiàn)的耐藥問題。

Research Status of Enediyne Antitumor Antibiotics and Their Targeted Drugs

YANG Zhenzheng1, XING Aimin1, ZHENG Xiaonan1, GU Juefen2

( 1. Editorial Offce of Progress in Pharmaceutical Sciences, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 2. School of Life Science and Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China)

Enediyne antibiotics are a class of novel antitumor antibiotics which have novel structures and special action mechanisms. Enediyne ring is the active center of these antibiotics. Despite the enediyne antibiotics show strong activity against many kinds of tumors, their high toxicity restricts the clinical applications. Recently, scientists have launched research and development of the targeted drugs of enediyne antibiotics, in order to improve their targeting effects and reduce the side effects. In this paper, the reported enediyne antibiotics and their active metabolites from natural sources have been summarized, and the research progress of their targeted drugs has been reviewed, so as to provide references for the further development of enediyne antibiotics.

enediyne antibiotics; molecular target; targeting drug delivery; monoclonal antibody; antitumor

R979.1

A

1001-5094（2014）10-0747-07

接受日期：2014-09-02

*通訊作者：鄭曉南，編審；

研究方向：醫(yī)藥信息資源管理，文獻計量學研究；

Tel：025-83271568； E-mail：xiaonanzheng@163.com

**通訊作者：顧覺奮，教授；

研究方向：微生物制藥；

Tel：025-86200377； E-mail：yqyan1@126.com