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        用于腫瘤靶向治療的糖基前藥研究進(jìn)展

        2020-08-10 10:32:22譚云鷹傅俊杰尹健
        藥學(xué)進(jìn)展 2020年7期
        關(guān)鍵詞:糖基偶聯(lián)糖苷酶

        譚云鷹,傅俊杰,尹健

        (江南大學(xué)生物工程學(xué)院,江蘇 無(wú)錫 214122)

        傳統(tǒng)化療藥物缺乏腫瘤細(xì)胞特異性,在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí),對(duì)正常細(xì)胞的毒性也很大,易導(dǎo)致嚴(yán)重的系統(tǒng)毒副作用。此外,許多化療藥物存在水溶性差、生物利用度低等問(wèn)題,限制了其臨床應(yīng)用。通過(guò)前藥設(shè)計(jì),將藥物修飾為無(wú)毒的前體藥物,經(jīng)特定條件活化后釋放出原藥,是藥物化學(xué)中常用的策略??鼓[瘤前藥不僅可以改善藥物的理化性質(zhì)和藥代動(dòng)力學(xué)行為,更重要的是,通過(guò)合理的藥物設(shè)計(jì),可提高化療藥物的腫瘤靶向性,實(shí)現(xiàn)化療藥物的選擇性、可控性釋放,降低藥物的毒副作用,提高其抗腫瘤活性。糖類(lèi)作為生命基本物質(zhì)之一,在前藥設(shè)計(jì)中有著廣泛的應(yīng)用。糖基修飾不僅可以大大提高藥物的水溶性,而且可以通過(guò)糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT)、糖苷酶等實(shí)現(xiàn)化療藥物的腫瘤細(xì)胞靶向性。本文對(duì)近年來(lái)糖基前藥的研究進(jìn)展作一綜述,重點(diǎn)關(guān)注用于腫瘤靶向治療的小分子糖基前藥。

        1 Warburg 效應(yīng)

        腫瘤靶向治療的關(guān)鍵在于尋找腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞的不同之處。20 世紀(jì)20年代,德國(guó)科學(xué)家Otto Warburg 發(fā)現(xiàn)了腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞葡萄糖代謝方式的差異。正常細(xì)胞在氧氣充足的條件下通過(guò)線粒體氧化磷酸化代謝葡萄糖并獲取能量,在氧氣供應(yīng)不足時(shí)則利用無(wú)氧糖酵解產(chǎn)能。然而,腫瘤細(xì)胞即使在供氧充足的情況下,仍然以厭氧的糖酵解作為獲取能量的主要方式。這一現(xiàn)象被稱(chēng)為Warburg 效應(yīng),Otto Warburg 因此獲得1931年諾貝爾獎(jiǎng)[1]。與氧化磷酸化途徑(1 分子葡萄糖產(chǎn)生38分子ATP)相比,糖酵解(1 分子葡萄糖產(chǎn)生2 分子ATP)對(duì)葡萄糖的利用率大幅降低,而快速增殖、代謝旺盛的腫瘤細(xì)胞本身又需要大量的能量。因此,與正常細(xì)胞相比,腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖的依賴(lài)性大大增加,需要極大程度地提高葡萄糖攝取能力。研究表明,以GLUT 為代表的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在多種腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá),以幫助腫瘤細(xì)胞攝取糖,這為腫瘤靶向提供了理論依據(jù)[2]。18F 同位素標(biāo)記的2-脫氧-2-氟-D-葡萄糖(18F-FDG)因可選擇性地在腫瘤部位聚集,自1980年起在臨床上被用作造影劑診斷腫瘤,并沿用至今。受此啟發(fā),利用Warburg 效應(yīng)靶向治療腫瘤的策略也應(yīng)運(yùn)而生:將糖基與抗腫瘤藥物偶聯(lián),得到的糖基修飾前藥可被腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白特異性識(shí)別,像“特洛伊木馬”一樣選擇性地進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,經(jīng)糖苷酶水解釋放原藥,實(shí)現(xiàn)靶向性抗腫瘤[3]。

        1995年P(guān)ohl 等[4]報(bào)道的葡磷酰胺(glufosfamide,1)是第1 個(gè)用于腫瘤靶向治療的糖偶聯(lián)藥物。該藥系將DNA 烷化劑異環(huán)磷酰胺(ifosfamide)的活性片段與D-葡萄糖以β-糖苷鍵偶聯(lián),利用GLUT進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,經(jīng)β-葡萄糖苷酶水解后釋放原藥。MTT(溴化噻唑藍(lán)四氮唑)實(shí)驗(yàn)中,GLUT 抑制劑根皮苷或根皮素(0.1 μmol · L-1)顯著抑制葡磷酰胺對(duì)小鼠白血病L1210 細(xì)胞的增殖抑制活性,證明了前藥依賴(lài)GLUT 進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。此后,多西他賽[5-6]、紫杉醇[7-8]、格爾德霉素[9]、酮洛芬[10]、苯丁酸氮芥[11-12]、去甲二氫愈創(chuàng)木酸[13]等相繼被通過(guò)酯鍵、酰胺鍵、脲、丁二酸等連接臂與各種單糖偶聯(lián),得到各種糖基修飾的抗腫瘤藥物[3,14]。

        2 用于靶向性抗腫瘤的糖基前藥

        本節(jié)對(duì)近十年來(lái)基于Warburg 效應(yīng),利用GLUT 的小分子糖基前藥設(shè)計(jì)作一介紹。此外,某些用于前藥活化的糖苷酶也在腫瘤組織過(guò)表達(dá),同樣可被用于實(shí)現(xiàn)糖基前藥的靶向性,也將在此節(jié)進(jìn)行介紹。

        2.1 利用糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白的糖基前藥設(shè)計(jì)

        葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體包括促葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族GLUT、鈉依賴(lài)型葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)體和最近發(fā)現(xiàn) 的SWEET(sugar will eventually be exported transporter),這3 種葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)載體的生理功能和作用機(jī)制各異。迄今為止,對(duì)GLUT的研究最為深入。人源GLUT 由14 種亞型組成,其中11 種擁有催化葡萄糖順濃度梯度運(yùn)輸?shù)哪芰Γ@其中與腫瘤聯(lián)系最為緊密的是GLUT1。人GLUT1 的晶體結(jié)構(gòu)已于2014年被解析,其全長(zhǎng)包含492 個(gè)氨基酸,共穿膜12 次,N 端和C 端都位于細(xì)胞質(zhì)基質(zhì)內(nèi)。除了轉(zhuǎn)運(yùn)葡萄糖外,GLUT1 還能幫助細(xì)胞攝取半乳糖、甘露糖等,但正常情況下GLUT1 對(duì)其他糖類(lèi)的親和力小于葡萄糖。研究發(fā)現(xiàn),GLUT1 表達(dá)量在轉(zhuǎn)移性肝癌、肺癌、晚期胃癌、甲狀腺癌等患者體內(nèi)顯著升高,這一特點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于糖基前藥的設(shè)計(jì)[15]。糖基前藥能夠被GLUT 識(shí)別,經(jīng)GLUT 介導(dǎo)進(jìn)入細(xì)胞,從而實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞靶向性。以下介紹近年來(lái)利用該策略設(shè)計(jì)藥物的幾個(gè)實(shí)例。

        鉑類(lèi)藥物因其作用機(jī)制明確、抗腫瘤譜廣等優(yōu)勢(shì),依然是如今抗腫瘤治療的一線藥物,代表藥物順鉑(cisplatin)、卡鉑(carboplatin)、奧沙利鉑(oxaliplatin,OX)等已在全球各個(gè)國(guó)家獲批上市,取得了良好的療效。然而,由于鉑類(lèi)藥物缺乏對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性,會(huì)破壞正常細(xì)胞的DNA,其嚴(yán)重的毒副作用(如肝腎毒性、胃腸道副作用、骨髓抑制等)長(zhǎng)期以來(lái)限制了鉑類(lèi)藥物的臨床使用,成為該領(lǐng)域亟待解決的一大難題。此外,鉑類(lèi)藥物水溶性極低,導(dǎo)致藥物進(jìn)入體內(nèi)后不易排出,進(jìn)一步增加了其毒副作用。利用在腫瘤細(xì)胞高表達(dá)的GLUT、特別是GLUT1,將其轉(zhuǎn)運(yùn)底物各種糖基與鉑類(lèi)藥物的配體部分偶聯(lián),為提高鉑類(lèi)藥物的腫瘤細(xì)胞靶向性、改善其水溶性、降低其毒副作用提供了有效策略。近年來(lái),天津大學(xué)的高清志課題組在該方向的研究十分活躍。

        2013年,高清志課題組的Liu 等[16]基于奧沙利鉑的結(jié)構(gòu),保留其螯合配體環(huán)己二胺,將其離去配體草酸用類(lèi)似的丙二酸結(jié)構(gòu)替換,進(jìn)一步在丙二酸的α位引出2 個(gè)碳原子的連接臂,與葡萄糖形成α-糖苷鍵,得到了葡萄糖-鉑偶聯(lián)物(2)。丙二酸α位的另一個(gè)氫原子用氯或氟取代,分別得到衍生物3 和4。通過(guò)MTS 實(shí)驗(yàn)考察了化合物2~4 對(duì)6 株人腫瘤細(xì)胞(非小細(xì)胞肺癌A549 細(xì)胞、大細(xì)胞肺癌H460 細(xì)胞、卵巢癌SKOV3 細(xì)胞、乳腺癌MCF7細(xì)胞、結(jié)腸癌HT29 細(xì)胞、前列腺癌DU145 細(xì)胞)的增殖抑制活性。結(jié)果表明,上述3 種糖偶聯(lián)物對(duì)6 株腫瘤細(xì)胞均表現(xiàn)出很高的毒性(IC50= 0.5~22 μmol · L-1),其中氟代產(chǎn)物4 的活性最佳,對(duì)HT29細(xì)胞的毒性(IC50= 0.45 μmol · L-1)至少是奧沙利鉑的10 倍,對(duì)A549 和MCF7 細(xì)胞的毒性(IC50= 0.50 μmol · L-1)是奧沙利鉑的2 倍。進(jìn)一步用GLUT 抑制劑根皮苷考察糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白對(duì)化合物4 活性的貢獻(xiàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,根皮苷在高達(dá)1 mmol · L-1的濃度下,對(duì)HT29 和MCF7 細(xì)胞并無(wú)毒性,也不會(huì)與化合物4 相互作用,但是根皮苷可明顯降低化合物4 的細(xì)胞毒性。例如,1 mmol · L-1根皮苷與化合物4 同時(shí)作用于HT29 細(xì)胞時(shí),其IC50從單獨(dú)給予化合物4時(shí)的0.45 μmol · L-1升高至約35 μmol · L-1;而相同條件下,根皮苷對(duì)奧沙利鉑的細(xì)胞毒性影響很小。上述結(jié)果有力地證明了GLUT 對(duì)化合物4 抗腫瘤活性的重要作用,提示化合物4 通過(guò)GLUT 介導(dǎo)進(jìn)入腫瘤細(xì)胞。研究人員進(jìn)一步在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中考察了該類(lèi)化合物的安全性。BALB/c 裸鼠經(jīng)尾靜脈注射給藥4次(分別于第1、7、14、21 d 給藥)后測(cè)定最大耐受劑量(MTD)和半數(shù)致死劑量(LD50)。結(jié)果顯示,化合物3 和4 的MTD(36 mg · kg-1)和LD50(約70 mg · kg-1)類(lèi)似,且均約為奧沙利鉑的5 倍。以LD50和HT29 細(xì)胞中的IC50的比值(LD50/IC50)作為治療指數(shù),化合物4 的LD50/IC50是奧沙利鉑的30 多倍。上述結(jié)果充分表明,糖基修飾后因腫瘤細(xì)胞靶向性增加,鉑類(lèi)藥物的安全性極大提高。此外,糖基的引入還大大提高了化合物的水溶性,化合物2~4 的水溶性分別是奧沙利鉑的67、129 和155 倍。

        亞 葉 酸(folinic acid,F(xiàn)OL)、5-氟 尿 嘧 啶(fluorouracil,F(xiàn))和奧沙利鉑三者聯(lián)用(FOLFOX)是目前臨床上腸癌的一線化療方案。2015年,Li等[17]進(jìn)一步考察了化合物4 在FOLFOX 化療中的潛在應(yīng)用價(jià)值。結(jié)果表明,亞葉酸或5-氟尿嘧啶均可與化合物4 發(fā)揮顯著的協(xié)同抗腫瘤作用,效果與作用機(jī)制均與同奧沙利鉑聯(lián)用時(shí)一致。三組分聯(lián)用時(shí)(鉑類(lèi)∶亞葉酸∶5-氟尿嘧啶 =1 ∶5∶10),含化合物4 的方案對(duì)5 株腫瘤細(xì)胞(H460、SKOV3、MCF7、HT29、DU145)效果比含奧沙利鉑的方案更好。此外,在DBA/2 小鼠L1210 腹水瘤模型中,化合物4 的MTD 是奧沙利鉑的6 倍,展現(xiàn)出更好的安全性,治療效果(腹腔注射,每周1 次,3 周)比奧沙利鉑更佳。該研究展現(xiàn)了糖偶聯(lián)物4 良好的臨床應(yīng)用前景。

        2016年,Wu 等[18]采用與Liu 等的方案類(lèi)似的設(shè)計(jì)策略,將半乳糖與奧沙利鉑通過(guò)丙二酸配體偶聯(lián),并在丙二酸α位引入氯原子,得到化合物5。MTS 實(shí)驗(yàn)表明,化合物5 對(duì)H460、HT29 的增殖抑制活性均優(yōu)于奧沙利鉑。對(duì)肺癌H460 細(xì)胞,化合物5 的活性(IC50= 10.04 μmol · L-1)比其葡萄糖類(lèi)似物3(IC50= 22.10 μmol · L-1)更佳。GLUT 抑制劑槲皮素在無(wú)毒劑量下(20 μmol · L-1)顯著減弱了化合物5(100 μmol · L-1)對(duì)HT29 細(xì)胞的毒性,細(xì)胞存活率由20%左右上升至50%左右,而對(duì)奧沙利鉑的細(xì)胞毒性幾乎無(wú)影響。該結(jié)果說(shuō)明化合物5 的抗腫瘤活性依賴(lài)于GLUT。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),化合物5 可濃度依賴(lài)性地降低HT29 細(xì)胞對(duì)熒光底物2-脫氧-2-[(7-硝基-2,1,3-苯并二唑-4-基)氨基]-D-葡萄糖(2-NBDG)的攝取,效果與D-葡萄糖和2-脫氧-D-葡萄糖類(lèi)似,而奧沙利鉑對(duì)2-NBDG 的攝取無(wú)影響。該結(jié)果顯示,化合物5 可與2-NBDG 競(jìng)爭(zhēng)性地結(jié)合GLUT,證明化合物5 的腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)依賴(lài)于GLUT 介導(dǎo)的糖基識(shí)別。體內(nèi)抗腫瘤活性評(píng)價(jià)表明,在H460 肺癌移植瘤模型中,化合物5(iv,50 mg · kg-1,每周1 次,4 周)比順鉑(iv,3 mg · kg-1,每周1 次,4 周)效果更好;在HT29 結(jié)腸癌移植瘤模型中,化合物5(iv,50 mg · kg-1,每周1 次,4 周)比奧沙利鉑(iv,7 mg · kg-1,每周1 次,4 周)效果更好。安全性評(píng)價(jià)表明,化合物5 的MTD 分別是順鉑和奧沙利鉑的30 倍和14 倍。

        Li 等[19]在2016年又報(bào)道了6-氨基-6-脫氧-D-吡喃糖修飾的奧沙利鉑衍生物。目標(biāo)化合物6~8 的結(jié)構(gòu)與前述化合物2~5 類(lèi)似,分別含6-氨基-6-脫氧-D-葡萄糖甲苷、6-氨基-6-脫氧-D-半乳糖甲苷和6-氨基-6-脫氧-D-甘露糖甲苷結(jié)構(gòu)。后續(xù)研究方法與上述例子類(lèi)似,在此不再贅述。研究結(jié)果顯示,6-氨基-6-脫氧-D-吡喃糖同樣可以通過(guò)GLUT 介導(dǎo)的途徑提高糖偶聯(lián)物的腫瘤細(xì)胞靶向性、降低其毒副作用。

        為了更清楚地評(píng)價(jià)GLUT1 對(duì)于糖-鉑類(lèi)偶聯(lián)物細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)的貢獻(xiàn),Liu 等[20]在2017年通過(guò)shRNA轉(zhuǎn)染構(gòu)建了過(guò)表達(dá)GLUT1 的人腎臟上皮HEK-293FT 細(xì)胞和GLUT1 下調(diào)的HT29 細(xì)胞,用于評(píng)價(jià)甘露糖-鉑偶聯(lián)物9 的細(xì)胞毒性。結(jié)果表明,與正常的HT29 細(xì)胞相比,化合物9 對(duì)GLUT1 下調(diào)的HT29 細(xì)胞的毒性顯著下降,而奧沙利鉑對(duì)GLUT1表達(dá)水平不同的HT29 細(xì)胞的毒性相似。類(lèi)似地,化合物9 對(duì)過(guò)表達(dá)GLUT1 的HEK-293FT 細(xì)胞的毒性顯著高于對(duì)正常HEK-293FT 細(xì)胞的毒性,奧沙利鉑未呈現(xiàn)該現(xiàn)象。這些實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,化合物9 的細(xì)胞毒性依賴(lài)于GLUT1。課題組進(jìn)一步通過(guò)電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)測(cè)定細(xì)胞內(nèi)的鉑含量,以評(píng)價(jià)不同細(xì)胞對(duì)于化合物9 的攝取量。結(jié)果顯示,細(xì)胞與化合物9 孵育4.5 h 后,正常HT29 細(xì)胞內(nèi)鉑的含量是GLUT1 下調(diào)的HT29 細(xì)胞內(nèi)鉑含量的8 倍,證明化合物9 依賴(lài)于GLUT1 進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用。

        綜上,高清志課題組近年來(lái)構(gòu)建了各種糖-鉑類(lèi)偶聯(lián)物,研究證實(shí)葡萄糖、半乳糖、甘露糖、6-氨基-6-脫氧吡喃糖等均可通過(guò)GLUT1 依賴(lài)的途徑介導(dǎo)偶聯(lián)物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)靶向性抗腫瘤的目的。此外,糖基修飾提高了鉑類(lèi)藥物的抗腫瘤活性、改善其水溶性、顯著降低其毒副作用,為解決鉑類(lèi)抗腫瘤藥物目前存在的問(wèn)題提供了非常有效的策略。

        2-硝基咪唑,又稱(chēng)為氮霉素(azomycin),曾在臨床試驗(yàn)中被用作放射增敏劑,但因毒性太大而失敗。2012年,Kumar 等[21]合成了一系列2-硝基咪唑與葡萄糖6 位羥基的綴合物來(lái)克服該問(wèn)題。該系列化合物在多種小鼠和人腫瘤細(xì)胞中均展現(xiàn)出低細(xì)胞毒性,IC50僅為毫摩爾濃度水平。該課題組在表達(dá)GLUT1 的非洲爪蟾卵母細(xì)胞中考察了上述化合物與14C 同位素標(biāo)記的葡萄糖競(jìng)爭(zhēng)被細(xì)胞攝取的能力。結(jié)果表明,含有三碳連接臂的化合物10 的攝取競(jìng)爭(zhēng)能力最強(qiáng),其至少是部分通過(guò)GLUT1 進(jìn)入細(xì)胞。有意思的是,課題組在文中提到,低氧微環(huán)境可上調(diào)GLUT 的表達(dá)。鑒于許多腫瘤細(xì)胞處于低氧微環(huán)境,且低氧與腫瘤細(xì)胞的耐藥密切相關(guān),以GLUT 為靶點(diǎn)的糖類(lèi)前藥在低氧腫瘤治療中的潛力令人期待。

        2013年,Cao 等[22]將阿霉素(DOX)與2-氨基-2-脫氧葡萄糖通過(guò)丁二酸相連得化合物11,以期利用糖基提高DOX 對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性,降低其毒副作用。對(duì)于腫瘤細(xì)胞,化合物11 與DOX 的活性相似;對(duì)正常細(xì)胞(人胚肺成纖維細(xì)胞),DOX 在低納摩爾濃度下48 h 展現(xiàn)出顯著毒性,而50 nmol · L-1的11 處理48 h 后未見(jiàn)細(xì)胞毒性。人肝癌HepG2 細(xì)胞經(jīng)高濃度(25 或50 mmol · L-1)2-脫氧葡萄糖預(yù)處理后,對(duì)化合物11 的攝取顯著降低,證明化合物11 至少部分通過(guò)GLUT 進(jìn)入細(xì)胞。體內(nèi)試驗(yàn)中,6 mg · kg-1的化合物11 與同劑量的DOX 對(duì)SKOV3移植瘤具有相似的抑瘤效果。

        2016年,He 等[23]利用葡萄糖修飾雷公藤甲素(triptolide),為利用GLUT 設(shè)計(jì)糖偶聯(lián)物提供了又一成功范例。雷公藤甲素是從中藥雷公藤中分離得到的具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)的二萜類(lèi)化合物,被用于治療炎癥和自身免疫性疾病已有數(shù)百年歷史。此外,雷公藤甲素在體外、體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗腫瘤活性,最近研究表明,雷公藤甲素通過(guò)不可逆抑制轉(zhuǎn)錄因子IIH(TFIIH)的亞基XPB(xeroderma pigmentosum type B)發(fā)揮抗腫瘤活性。然而,雷公藤甲素及其衍生物的進(jìn)一步成藥開(kāi)發(fā)在過(guò)去幾十年中一直困難重重,主要障礙是系統(tǒng)毒性太大、水溶性太差。He 等合成了一系列雷公藤甲素的葡萄糖偶聯(lián)物(glutriptolide),期望利用腫瘤細(xì)胞表面過(guò)表達(dá)的GLUT(特別是GLUT1 和GLUT3)實(shí)現(xiàn)化合物的腫瘤細(xì)胞靶向遞送、降低其毒副作用。選擇雷公藤甲素結(jié)構(gòu)中最活潑的C14 位羥基,通過(guò)丁二酸酯、乙縮醛或直接連接的方式與葡萄糖形成β-糖苷鍵,共合成5 個(gè)化合物。經(jīng)篩選發(fā)現(xiàn),含丁二酸酯連接臂的前藥12 在細(xì)胞外無(wú)XPB 抑制活性,提示糖基修飾可避免12 在被糖苷酶活化前發(fā)揮脫靶作用。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示,化合物12 對(duì)HEK293T 細(xì)胞的增殖抑制作用最強(qiáng),GLUT1 抑制劑WZB117 可拮抗化合物12 的增殖抑制活性,證明化合物12 的活性依賴(lài)于GLUT1。在2 株等基因腫瘤細(xì)胞系中進(jìn)行的對(duì)比實(shí)驗(yàn)顯示,化合物12 對(duì)過(guò)表達(dá)GLUT1 的人結(jié)直腸腺癌上皮細(xì)胞DLD1 的抑制作用強(qiáng)于野生型DLD1。與葡萄糖類(lèi)似,化合物12 可濃度依賴(lài)性地抑制細(xì)胞對(duì)同位素標(biāo)記的[3H]葡萄糖的攝取。這些實(shí)驗(yàn)均證實(shí),GLUT1 可促進(jìn)化合物12 的細(xì)胞攝取并實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞靶向性。比較化合物12 對(duì)腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的抑制作用后發(fā)現(xiàn),化合物12 對(duì)人呼吸道上皮細(xì)胞(AEC)、星形膠質(zhì)細(xì)胞、人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)和人成纖維細(xì)胞的IC50在0.64~3.09 μmol · L-1之間,而對(duì)人前列腺癌細(xì)胞PC3、人腎癌細(xì)胞SK-RC-52、H460 和人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞H1975 的IC50在0.08~0.37 μmol · L-1之間。雷公藤甲素對(duì)上述正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的活性相似。該結(jié)果證實(shí)糖基修飾提高了化合物12 對(duì)腫瘤細(xì)胞的選擇性。此外,得益于糖基的引入,化合物12的水溶性比雷公藤甲素大大提高。課題組給轉(zhuǎn)移性前列腺癌模型小鼠腹腔注射化合物12,每日1 次,持續(xù)4 周后停藥,結(jié)果顯示雷公藤甲素組小鼠腫瘤立刻復(fù)發(fā),而化合物12 給藥組停藥后2~3 周內(nèi)仍未檢測(cè)到腫瘤細(xì)胞,存活時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)89 d。

        除利用糖基和GLUT 的特異性識(shí)別外,利用糖基識(shí)別去唾液酸糖蛋白受體(ASGP-R)實(shí)現(xiàn)靶向性抗腫瘤也是常用的策略。然而文獻(xiàn)調(diào)研發(fā)現(xiàn),近年來(lái),利用ASGP-R 的抗腫瘤研究絕大部分集中在納米給藥系統(tǒng)領(lǐng)域[24-25],不在本綜述討論的范疇內(nèi),故在此不作介紹。

        2.2 利用糖苷酶的糖基前藥設(shè)計(jì)

        糖基前藥需要在相應(yīng)的糖苷酶的作用下水解釋放出原藥。研究指出,多種糖苷酶,如β-葡萄糖醛酸苷酶、β-半乳糖苷酶、α-甘露糖苷酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶等,在不同腫瘤中表達(dá)升高,這為前藥選擇性地在腫瘤組織活化釋放原藥提供了理論依據(jù),也為糖基前藥的腫瘤靶向性提供了又一重保障。本節(jié)對(duì)近年來(lái)利用糖苷酶的小分子糖基前藥設(shè)計(jì)進(jìn)行介紹。

        β-葡萄糖醛酸苷酶在多種腫瘤(如乳腺癌、肺癌、結(jié)腸癌、黑色素瘤等)區(qū)域含量升高。基于此,Papot 課題組在2011年報(bào)道了β-葡萄糖醛酸苷酶活化的前藥設(shè)計(jì)。前藥13 由葡萄糖醛酸、可自發(fā)降解的連接臂、DOX 和組蛋白去乙?;福℉DAC)抑制劑MS-275 組成。在β-葡萄糖醛酸苷酶作用下,β-葡萄糖醛酸苷鍵被切斷,裸露出連接臂上的酚羥基,引發(fā)連接臂降解,通過(guò)1,4-消除和1,6-消除釋放DOX 和MS-275。通過(guò)該策略,前藥13 可在響應(yīng)β-葡萄糖醛酸苷酶后釋放2 種藥物,發(fā)揮協(xié)同抗腫瘤活性。前藥13 在pH 7 的磷酸緩沖液和牛血清中非常穩(wěn)定,37℃下24 h 內(nèi)未見(jiàn)降解。加入β-葡萄糖醛酸苷酶,前藥按預(yù)想的機(jī)制迅速降解,在5 h 內(nèi)釋放出DOX,在18 h 內(nèi)緩慢釋放出MS-275。課題組用H290 肺間皮瘤細(xì)胞評(píng)價(jià)了前藥13 的抗增殖活性,結(jié)果表明,前藥13 對(duì)細(xì)胞無(wú)毒性,這可能是由于葡萄糖醛酸片段增加了整體分子的親水性,使得前藥無(wú)法進(jìn)入H290 細(xì)胞。加入β-葡萄糖醛酸苷酶后,前藥釋放出DOX 和MS-275,可進(jìn)入細(xì)胞發(fā)揮抗腫瘤作用,IC50達(dá)50 nmol · L-1,抗腫瘤活性遠(yuǎn)高于DOX(IC50= 372 nmol · L-1)、MS-275(IC50= 754 nmol · L-1) 以 及DOX 與MS-275 聯(lián) 用(IC50= 221 nmol · L-1)的效果。在另外2 株人肺癌細(xì)胞H661 和H157 內(nèi)也觀測(cè)到了類(lèi)似的現(xiàn)象??梢?jiàn),前藥13 并不是簡(jiǎn)單地釋放出DOX 和MS-275,而是使兩者發(fā)揮了更好的協(xié)同抗腫瘤作用。此外,1,6-消除釋放的氮醌甲基化物活性中間體也對(duì)前藥的抗腫瘤活性有著重要貢獻(xiàn)[26]。

        8-羥基喹啉(8-hydroxyquinoline,8-HQ)類(lèi)化合物通過(guò)金屬螯合(如二價(jià)銅離子)發(fā)揮諸如抗腫瘤和抗菌等多種生理活性,在有機(jī)和生物無(wú)機(jī)化學(xué)領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。氯喹諾爾(clioquinol,CQ)是該類(lèi)化合物中的代表,在20 世紀(jì)50年代即被廣泛用于治療腹瀉和皮膚感染。但是在20 世紀(jì)70年代,出現(xiàn)了幾千例由CQ 引起的亞急性脊髓視神經(jīng)病變,導(dǎo)致CQ 被撤出市場(chǎng),其毒副作用的產(chǎn)生可能是由于CQ 無(wú)選擇性地將金屬離子運(yùn)輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)所致。經(jīng)研究,CQ 還能夠在微摩爾濃度下通過(guò)Caspase 依賴(lài)的凋亡途徑發(fā)揮抗腫瘤作用,曾在Ⅰ期臨床試驗(yàn)中被用于治療復(fù)發(fā)性或難治的血液惡性腫瘤,但臨床上如何避免非靶向的金屬螯合仍是有待解決的問(wèn)題。2012年Oliveri等[27]首次將8-HQ和CQ 的羥基與葡萄糖1 位連接,合成了2 個(gè)葡萄糖偶聯(lián)物14 和15,期望通過(guò)葡萄糖提高藥物的靶向性,避免非靶向的金屬螯合帶來(lái)的系統(tǒng)毒副作用。多種體外實(shí)驗(yàn)證明,糖偶聯(lián)物14 與15 可被β-葡萄糖苷酶水解釋放原藥。細(xì)胞增殖抑制實(shí)驗(yàn)表明,與8-HQ 和CQ 相比,糖偶聯(lián)物14 和15 直接作用于腫瘤細(xì)胞時(shí)抗腫瘤活性顯著下降。額外加入銅離子可大大增加14 和15 的細(xì)胞毒性,最高可達(dá)無(wú)銅離子時(shí)的18.5 倍。

        喜樹(shù)堿(camptothecin)在納摩爾濃度即可發(fā)揮抗腫瘤活性,極具臨床開(kāi)發(fā)前景,但其臨床使用面臨高毒性、低選擇性、低水溶性等問(wèn)題。此外,喜樹(shù)堿可與人血清白蛋白(HSA)緊密結(jié)合,抗腫瘤活性被削弱。2016年,Prijovich 等[28]選擇與HSA結(jié)合能力較弱的5,6-二氫-4H-苯并[de]喹啉喜樹(shù)堿(BQC)為先導(dǎo)化合物,在其10 位羥基上通過(guò)可自發(fā)降解連接臂偶聯(lián)葡萄糖醛酸,制備了前藥16。與BQC 相比,糖偶聯(lián)物16 在生理pH 下的水溶性由200 μg · L-1提 高 至775 mg · L-1,提 升 了 近4000倍。前藥16 在磷酸鹽緩沖液(PBS)和人血清中可穩(wěn)定存在24 h 以上,加入低濃度的大腸埃希菌(E.coli)或人β-葡萄糖醛酸苷酶可催化前藥16 快速水解釋放BQC。課題組基于3H-胸腺嘧啶核苷摻入法考察了BQC 和前藥16 的細(xì)胞毒性,結(jié)果表明,與BQC 相比,前藥16 對(duì)多株人腫瘤細(xì)胞(肺腺癌細(xì)胞CL1-5、結(jié)直腸腺癌細(xì)胞LS174T、宮頸癌細(xì)胞CaSki、膀胱癌細(xì)胞EJ)的毒性顯著下降(IC50為24.6~58.7 nmol · L-1)。加入1 μg 的β-葡萄糖醛酸苷酶后,前藥16 的細(xì)胞毒性恢復(fù)至與BQC 相當(dāng)?shù)乃剑↖C50為1.3~1.8 nmol · L-1)。進(jìn)一步考察HSA對(duì)前藥16 細(xì)胞毒性的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn),盡管HSA(40 g · L-1)的存在也會(huì)部分降低前藥16 的細(xì)胞毒性,但在加入β-葡萄糖醛酸苷酶后,藥物的IC50仍可達(dá)13.3 nmol · L-1,說(shuō)明HSA 對(duì)前藥16 活性的影響很小。課題組分別采用LS174T 和LS174T/mβG 人結(jié)腸癌移植瘤模型評(píng)估了前藥16 的體內(nèi)抗腫瘤效果。LS174T 模型中,細(xì)胞外的β-葡萄糖醛酸苷酶含量處于較低的自然狀態(tài)水平,而LS174T/mβG 模型中,腫瘤細(xì)胞表面固定化了大量的β-葡萄糖醛酸苷酶。BQC(iv,10 mg · kg-1)和前藥16(iv,25 mg ·kg-1)均可顯著抑制腫瘤的生長(zhǎng),與對(duì)照組相比,給藥后腫瘤體積顯著變小,對(duì)小鼠體質(zhì)量的影響很小。

        Combretastatin A4(CA4)是一種從非洲柳樹(shù)樹(shù)皮中分離得到的微管蛋白抑制劑,作用機(jī)制和紫杉醇類(lèi)似,可用于治療卵巢癌。β-半乳糖苷酶的活性在某些細(xì)胞株中顯著升高,包括卵巢癌、乳腺癌、結(jié)腸癌、喉癌、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞瘤等。2017年,Suzuki 課題組將半乳糖與CA4 活性必需的B 環(huán)羥基直接、或通過(guò)連接臂偶聯(lián),得到半乳糖修飾的前藥17 和18。體外微管蛋白抑制實(shí)驗(yàn)表明,前藥17和18 在未經(jīng)糖苷酶活化時(shí)無(wú)活性。HPLC 分析證實(shí),加入β-半乳糖苷酶后,前藥17 和18 均可釋放CA4,且前藥18 的釋放速度更快。這可能是由于前藥17 結(jié)構(gòu)中β-半乳糖片段周?chē)目臻g位阻較大,不利于β-半乳糖苷酶接近,而前藥18 結(jié)構(gòu)中的連接臂減弱了位阻,使得糖苷酶更易與底物相互作用。課題組評(píng)價(jià)了前藥17 和18 對(duì)卵巢癌細(xì)胞的增殖抑制活性。結(jié)果表明,前藥18 對(duì)OVCAR3 和OVK18細(xì)胞的IC50分別為2.47和2.67 nmol · L-1,與CA4相當(dāng)。然而,前藥17 對(duì)2 株細(xì)胞的毒性顯著降低,IC50分別為69.1 和252 nmol · L-1。前藥17 和18 的體外細(xì)胞毒性差異可能源于前藥與β-半乳糖苷酶的反應(yīng)活性,也與前藥的脂溶性和透膜能力相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),β-半乳糖苷酶抑制劑β-GA(1 mmol · L-1)可顯著降低前藥17 和18 的細(xì)胞毒性,證實(shí)前藥對(duì)卵巢癌細(xì)胞的抑制作用依賴(lài)于β-半乳糖苷酶[29]。

        埃坡霉素(epothilone)是一種從微生物中發(fā)現(xiàn)的十六元大環(huán)內(nèi)酯類(lèi)化合物,與紫杉醇相同,具有促微管聚合活性,有望成為紫杉醇的理想替代品。然而已經(jīng)報(bào)道的37 種天然埃坡霉素類(lèi)化合物對(duì)正常細(xì)胞具有極高的毒性,對(duì)腫瘤的靶向性弱,且容易產(chǎn)生耐藥性。2018年,Huang 課題組選用半乳糖,將其與埃坡霉素B 的7 號(hào)位手性羥基通過(guò)酯鍵相連,合成前藥19。利用與抗體導(dǎo)向酶前藥療法(ADEPT)類(lèi)似的策略評(píng)價(jià)前藥的體外抗腫瘤活性。埃坡霉素B 和前 藥19 對(duì)MCF-7 細(xì) 胞 的IC50分別為38.17 和5725.53 nmol · L-1,可見(jiàn)半乳糖基的偶聯(lián)顯著降低了藥物的細(xì)胞毒性。加入曲妥珠單抗-β-半乳糖苷酶復(fù)合物后,前藥被活化,釋放出埃坡霉素B,活性提高約150倍,IC50恢復(fù)至與埃坡霉素B相同的水平[30]。

        多藥耐藥(MDR)細(xì)胞可通過(guò)P-糖蛋白(Pgp)等將藥物外排。因此,前藥在腫瘤微環(huán)境活化釋放出的活性原藥可由目標(biāo)細(xì)胞擴(kuò)散至周?chē)?xì)胞,被稱(chēng)之為旁觀者效應(yīng)。旁觀者效應(yīng)固然有可能通過(guò)殺傷鄰近的腫瘤細(xì)胞帶來(lái)額外功效,但也可能帶來(lái)難以預(yù)料的系統(tǒng)毒性。2018年,Mancini 課題組用免疫刺激劑代替?zhèn)鹘y(tǒng)化療藥物,構(gòu)建了免疫刺激劑前藥。前藥活化釋放出免疫刺激劑,并經(jīng)P-gp 等介導(dǎo)外排后,通過(guò)旁觀者效應(yīng)活化鄰近的免疫細(xì)胞產(chǎn)生免疫原性,而不產(chǎn)生毒副作用,達(dá)到了“揚(yáng)長(zhǎng)避短”的效果。選擇咪喹莫特(imiquimod)作為免疫刺激劑,通過(guò)可自發(fā)降解的連接臂將咪喹莫特結(jié)構(gòu)中喹啉上的氨基與甘露糖以α-糖苷鍵連接,得到前藥20。之所以選擇甘露糖修飾是因?yàn)槲墨I(xiàn)報(bào)道α-甘露糖苷酶在多種腫瘤中高表達(dá)[31],可用于在腫瘤組織中選擇性活化前藥。選擇同時(shí)高表達(dá)P-gp 和α-甘露糖苷酶的AT3B-1 MDR 前列腺癌細(xì)胞進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)。LC-MS 分析發(fā)現(xiàn),α-甘露糖苷酶(0.1 U ·mL-1)可在12 h 內(nèi)將前藥20 定量轉(zhuǎn)化為咪喹莫特;AT3B-1 MDR 細(xì)胞可在48 h 內(nèi)將60%的前藥20 轉(zhuǎn)化為咪喹莫特,半衰期為19 h。通過(guò)對(duì)咪喹莫特敏感的小鼠單核細(xì)胞白血病RAW-Blue 細(xì)胞證實(shí),α-甘露糖苷酶與前藥20 共孵育2 h 后可引發(fā)顯著的免疫反應(yīng);AT3B-1 MDR 細(xì)胞與前藥20 共孵育3 h 后可測(cè)得免疫反應(yīng)。加入α-甘露糖苷酶抑制劑苦馬豆素(100 μmol · L-1)可抑制免疫反應(yīng)的發(fā)生,證實(shí)前藥的活化依賴(lài)于α-甘露糖苷酶。最后,通過(guò)樹(shù)突狀細(xì)胞JAWSII 進(jìn)一步驗(yàn)證前藥活化后的免疫原性,結(jié)果表明,前藥20 經(jīng)AT3B-1 MDR 細(xì)胞活化后,可誘導(dǎo)JAWSII 細(xì)胞分泌白細(xì)胞介素(IL)-6、腫瘤壞死因子(TNF)、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)等細(xì)胞因子,且分化度與直接用咪喹莫特誘導(dǎo)生成的細(xì)胞因子分化度類(lèi)似[32]。

        2.3 多功能多靶點(diǎn)的糖基前藥設(shè)計(jì)

        前文分別對(duì)利用GLUT 和糖苷酶設(shè)計(jì)糖基前藥的研究進(jìn)展進(jìn)行了介紹。事實(shí)上,近年來(lái),越來(lái)越多的研究并不是單單利用GLUT 或糖苷酶,往往是綜合利用多種策略、設(shè)計(jì)多功能多靶點(diǎn)的前藥分子,以進(jìn)一步提高藥物的腫瘤細(xì)胞靶向性、生物利用度和抗腫瘤活性。

        多種腫瘤細(xì)胞表面高表達(dá)葉酸受體(folate receptor,F(xiàn)R),而絕大部分正常細(xì)胞表面無(wú)FR。Papot 課題組在2012年綜合利用FR 和β-半乳糖苷酶,設(shè)計(jì)了第1 代無(wú)需靶向抗體的靶向抗腫瘤前藥。前藥21 圍繞可自發(fā)降解的連接臂構(gòu)建,同時(shí)包含半乳糖、葉酸和抗有絲分裂藥物MMAE。前藥21 經(jīng)葉酸-葉酸受體介導(dǎo)的內(nèi)吞選擇性地進(jìn)入腫瘤細(xì)胞,經(jīng)溶酶體內(nèi)β-半乳糖苷酶水解,裸露出連接臂上的酚羥基,誘發(fā)1,6-消除,最終釋放出藥物MMAE。腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞的溶酶體中都存在β-半乳糖苷酶,特異性不足,但是通過(guò)靶向腫瘤細(xì)胞特異性的FR,提高了前藥的腫瘤靶向性。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示,前藥21 的細(xì)胞毒性與細(xì)胞表面的FR 水平密切相關(guān)。對(duì)于高表達(dá)FR 的口腔上皮癌KB 細(xì)胞,前藥21 與MMAE 的IC50一致(0.240 nmol · L-1);對(duì)于FR 水平略低的宮頸癌HeLa 細(xì)胞,前藥21 的活性(IC50= 8.408 nmol · L-1)低于MMAE(IC50= 0.630 nmol · L-1);對(duì)于不表達(dá)FR 的A549 細(xì)胞,前藥21的活性(IC50= 195.230 nmol · L-1)遠(yuǎn)低于MMAE(IC50=0.872 nmol · L-1)。以上結(jié)果表明前藥21 可選擇性進(jìn)入高FR 表達(dá)的細(xì)胞。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明,前藥21可抑制Hela 細(xì)胞的微管蛋白聚集,效果與MMAE一致,證明前藥21 可在HeLa 細(xì)胞內(nèi)經(jīng)β-半乳糖苷酶水解釋放原藥。此外,前藥21 在表達(dá)FR 的細(xì)胞內(nèi)釋放MMAE 后,可通過(guò)旁觀者效應(yīng)殺傷周?chē)牟槐磉_(dá)FR 的腫瘤細(xì)胞。課題組用熒光素酶轉(zhuǎn)染的裸鼠模型評(píng)價(jià)了前藥21的體內(nèi)抗腫瘤活性,結(jié)果表明,前藥21(iv,5 mg · kg-1)治療組從第21 d 開(kāi)始熒光徹底消失,代表腫瘤完全消失,效果優(yōu)于MMAE。MMAE 高劑量組可引起小鼠體質(zhì)量下降,治療結(jié)束后7 只小鼠僅存活3 只,而前藥21 治療組未見(jiàn)明顯毒性,31 d 后7 只小鼠全部存活。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)證明前藥21 的安全性和有效性相比于MMAE 均得到了提高[33]。

        2015年,Papot 課題組又對(duì)前藥21 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了進(jìn)一步改造,得到前藥22。前藥22 經(jīng)β-半乳糖苷酶水解后,可通過(guò)1,6-消除和1,4-消除釋放2 分子MMAE,發(fā)揮更強(qiáng)的抗腫瘤活性。用HPLC 和高分辨質(zhì)譜(HRMS)監(jiān)測(cè)了前藥22 在β-半乳糖苷酶作用下(pH 7.2,37 ℃)的降解情況,結(jié)果顯示,前藥22 可在2 h 內(nèi)完全釋放MMAE。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)測(cè)得,前藥22 對(duì)FR 表達(dá)水平較低的HeLa、SKOV3 和人卵巢癌細(xì)胞A2780 依然有很強(qiáng)的毒性(IC50為9.62 ~64.51 nmol · L-1),優(yōu)于前藥21(IC50為20.16~248.23 nmol · L-1)。進(jìn)一步研究表明,前藥22 在A2780 細(xì)胞內(nèi)釋放的MMAE 是前藥21 釋放量的5 倍[34]。

        2017年,該課題組又報(bào)道了前藥23,其結(jié)構(gòu)與前藥21 類(lèi)似,區(qū)別在于前藥23 用含有馬來(lái)酰亞胺的側(cè)鏈替代了前藥21 結(jié)構(gòu)中的葉酸,用葡萄糖醛酸替代了前藥21 中的半乳糖。進(jìn)入血液循環(huán)后,馬來(lái)酰亞胺片段可通過(guò)Michael 加成與白蛋白34 位半胱氨酸結(jié)合。與白蛋白結(jié)合避免了前藥的快速腎清除,且由于腫瘤血管特有的病理特征,結(jié)合物可通過(guò)被動(dòng)積累選擇性地富集于腫瘤組織,經(jīng)β-葡萄糖醛酸苷酶水解后釋放MMAE。該策略無(wú)需利用腫瘤細(xì)胞表面的特異性受體(如FR)即可實(shí)現(xiàn)靶向性。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明,前藥23 對(duì)KB、A549、乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231 和胰腺癌細(xì)胞MIA PaCa2 的毒性顯著低于MMAE,加入β-葡萄糖醛酸苷酶后毒性恢復(fù)至與MMAE 同一水平。安全性評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn),BALB/c小鼠對(duì)前藥23 的耐受劑量高達(dá)8 mg · kg-1,遠(yuǎn)高于MMAE 的0.75 mg · kg-1。用MDA-MB-231 原位乳腺癌模型評(píng)估了前藥23的體內(nèi)抗腫瘤活性。結(jié)果顯示,前藥23(iv,4 mg · kg-1,每周1 次,5 周)顯著降低了腫瘤的體積,效果優(yōu)于MMAE(iv,0.5 mg ·kg-1,每周1 次,5 周)治療組,且不引起體質(zhì)量降低等毒副作用。進(jìn)一步用MIA PaCa2 原位胰腺癌模型考察前藥23 的體內(nèi)活性,結(jié)果顯示前藥23 的治療效果仍然優(yōu)于MMAE,且對(duì)于晚期、伴隨嚴(yán)重腫瘤乏氧的胰腺癌原位瘤仍有很好的治療效果[35]。

        2018年,該課題組利用相同的策略,合成了蛋白激酶抑制劑roscovitine 衍生物的葡萄糖醛酸前藥24,以期降低蛋白激酶抑制劑普遍存在的嚴(yán)重毒副作用。實(shí)驗(yàn)結(jié)果指出,前藥24 在200 nmol · L-1的濃度下對(duì)A549 細(xì)胞無(wú)毒性,而原藥的IC50為10.3 nmol · L-1,加入β-葡萄糖醛酸苷酶后,前藥24 的細(xì)胞毒性和激酶抑制活性恢復(fù)[36]。

        前已述及,高清志課題組利用Warburg 效應(yīng),開(kāi)發(fā)了一系列糖-鉑類(lèi)偶聯(lián)物。此外,近年來(lái)其他課題組圍繞糖基修飾的鉑類(lèi)藥物也有一些獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)。2016年,Lippard 課題組合成了3 個(gè)葡萄糖-鉑偶聯(lián)物。從鉑離去配體結(jié)構(gòu)中丙二酸的α位引出長(zhǎng)度不同的連接臂,與葡萄糖6 位偶聯(lián),得前藥25~27。之所以選擇與葡萄糖6 位連接是因?yàn)?,?duì)與GLUT1同源的木糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白XylE 的分析發(fā)現(xiàn),D-葡萄糖的6 位不參與糖和轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白間的氫鍵作用,因此,C6 修飾不會(huì)干擾糖偶聯(lián)物與GLUT1 的結(jié)合。細(xì)胞攝取研究發(fā)現(xiàn),腫瘤細(xì)胞A2780、DU145 和A549對(duì)前藥25的攝取最為有效,隨著連接臂長(zhǎng)度的增加,攝取量降低,這可能是由于空間上太長(zhǎng)的結(jié)構(gòu)阻礙了底物與GLUT1 結(jié)合后進(jìn)入細(xì)胞所必需的構(gòu)型反轉(zhuǎn)。苷元28 的脂溶性遠(yuǎn)大于前藥25,理應(yīng)更容易透膜,但與細(xì)胞作用8 h 后,前藥25 在細(xì)胞內(nèi)的含量顯著高于苷元28,充分說(shuō)明了糖基對(duì)于細(xì)胞攝取的貢獻(xiàn)。選用高表達(dá)GLUT1 的DU145 和腎癌A498細(xì)胞,以及相對(duì)應(yīng)的正常前列腺細(xì)胞RWPE2 和腎上皮細(xì)胞CCD1105,以進(jìn)一步比較腫瘤細(xì)胞和正常細(xì)胞對(duì)前藥25 攝取的區(qū)別。結(jié)果表明,DU145 對(duì)于前藥25 的攝取量是RWPE2 細(xì)胞的5 倍。以上結(jié)果均提示GLUT1 在前藥轉(zhuǎn)運(yùn)中的重要作用。然而作者并未止步于此,而是進(jìn)一步考察了其他有可能介導(dǎo)前藥轉(zhuǎn)運(yùn)的靶點(diǎn)。有機(jī)陽(yáng)離子轉(zhuǎn)運(yùn)體2(OCT2)在某些腫瘤細(xì)胞內(nèi)過(guò)表達(dá),且在含有反式環(huán)己二胺結(jié)構(gòu)的鉑類(lèi)化合物的細(xì)胞攝取中發(fā)揮重要作用。研究發(fā)現(xiàn),A2780 細(xì)胞中,GLUT1 抑制劑4,6-O-乙縮醛-α-D-吡喃葡萄糖(EDG)將前藥25 的細(xì)胞攝取降低50%,OCT2 抑制劑西咪替?。–td)導(dǎo)致前藥25 的細(xì)胞攝取降低45%,EDG 和Cdt 同時(shí)作用共降低65%。該結(jié)果提示,除GLUT1 外,OCT2也在前藥25 的細(xì)胞攝取中發(fā)揮重要作用,這一結(jié)論是其他糖-鉑類(lèi)偶聯(lián)物研究中沒(méi)有考慮到的。在GLUT1 和OCT2 的協(xié)同作用下,前藥25 展現(xiàn)了優(yōu)異的腫瘤細(xì)胞選擇毒性,對(duì)高表達(dá)GLUT1 的神經(jīng)細(xì)胞Neuro-2A 的毒性比對(duì)腫瘤細(xì)胞低得多[37]。

        前述鉑類(lèi)藥物都是二價(jià)鉑結(jié)構(gòu),易于被血液中的親核試劑進(jìn)攻破壞,影響其生物利用度。王鵬課題組率先研究了四價(jià)鉑類(lèi)糖基偶聯(lián)物。低自旋八面體結(jié)構(gòu)的Pt(Ⅳ)復(fù)合物在血液中不易水解或發(fā)生配體取代,穩(wěn)定性高于Pt(Ⅱ)。此外Pt(Ⅳ)可被腫瘤細(xì)胞內(nèi)高濃度還原物質(zhì)如抗壞血酸、谷胱甘肽等還原,釋放Pt(Ⅱ),增加了藥物的腫瘤細(xì)胞選擇性。2017年,課題組的Ma 等[38]設(shè)計(jì)合成了一系列糖-Pt(Ⅳ)偶聯(lián)物,以期同時(shí)利用GLUT和OCT2 靶向腫瘤細(xì)胞。此外,在結(jié)構(gòu)中引入可與HSA 作用的十六碳鏈,進(jìn)一步提高前藥的血漿穩(wěn)定性和腫瘤靶向性。MTT 篩選發(fā)現(xiàn),糖基C1 位偶聯(lián)的化合物29~32 的抗腫瘤活性?xún)?yōu)于C6 偶聯(lián)的化合物,對(duì)HeLa、MCF7、前列腺癌LNCaP、PC3、肝癌HepG2、A549 等腫瘤細(xì)胞的毒性(IC50為0.24~3.97 nmol · L-1)是陽(yáng)性對(duì)照藥順鉑、奧沙利鉑和賽特鉑(satraplatin)的100 多倍,且對(duì)耐藥細(xì)胞A549R 也有很好的增殖抑制效果(IC50為0.65~3.52 nmol · L-1)。GLUT1 抑制劑EDG 和根皮苷可顯著降低化合物30的腫瘤細(xì)胞毒性和細(xì)胞攝取,而對(duì)C6 偶聯(lián)物的影響很小,說(shuō)明C6 偶聯(lián)物幾乎不依賴(lài)于GLUT1,這與上述Lippard 課題組的結(jié)論相悖,可能是因?yàn)镻t(Ⅳ)(八面體)與Pt(Ⅱ)(正方形平面)的空間結(jié)構(gòu)不同,因此偶聯(lián)物上的糖基與GLUT1 結(jié)合的位置不同。OCT2 抑制劑Ctd 顯著影響化合物30 的細(xì)胞毒性和攝取,不影響化合物29、31 和32,說(shuō)明只有化合物30 可同時(shí)作用于GLUT1 和OCT2。更為重要的是,研究證實(shí)化合物30 可被犬腎上皮細(xì)胞MDCK 上的GLUT1 和OCT2 受體識(shí)別。MDCK 細(xì)胞常用于評(píng)價(jià)藥物是否適合口服給藥。因而,該結(jié)果提示化合物30 具有開(kāi)發(fā)為口服抗腫瘤藥物的潛力。進(jìn)一步研究表明,化合物29~32 對(duì)正常細(xì)胞3T3 和293T 的毒性明顯弱于對(duì)腫瘤細(xì)胞HeLa 和MCF-7 的毒性,具有良好的腫瘤細(xì)胞選擇性。MCF-7 體內(nèi)模型實(shí)驗(yàn)顯示,化合物30 在腫瘤組織中的積聚量分別是化合物29、32 和賽特鉑的7.2、8.9 和3.2 倍。體內(nèi)抑瘤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),化合物30(iv,5 mg · kg-1)可有效延緩腫瘤生長(zhǎng),效果與奧沙利鉑相當(dāng),但毒性低于奧沙利鉑。2018年,該課題組又報(bào)道了能同時(shí)作用于GLUT1 和OCT2 的糖-Pt(Ⅳ)偶聯(lián)物33[39],其研究方法及結(jié)果與上述研究類(lèi)似,在此不再贅述。

        2.4 用于其他疾病靶向遞藥的糖基前藥設(shè)計(jì)

        如前所述,糖基前藥主要用于實(shí)現(xiàn)腫瘤的靶向性治療,但也不局限于此。糖基受體種類(lèi)繁多、功能多樣,藥物通過(guò)糖基修飾,利用糖基和受體之間的特異性識(shí)別也可以在其他疾病中實(shí)現(xiàn)藥物的靶向遞送。這其中應(yīng)用最為廣泛的是在肝細(xì)胞表面特異性表達(dá)的ASGP-R。ASGP-R 可識(shí)別半乳糖、乳糖、N-乙酰氨基半乳糖(GalNAc)等,對(duì)GalNAc 的親和力最強(qiáng)[解離常數(shù)(Kd)= 10-5L · mol-1]。因此,藥物經(jīng)GalNAc 修飾可實(shí)現(xiàn)肝靶向遞送,用于選擇性治療多種疾病。

        人體內(nèi)的銅離子受到精密調(diào)控,以保證維持酶功能所需濃度而又不因銅離子濃度過(guò)高而產(chǎn)生毒性。然而,威爾遜病患者先天性銅代謝障礙,缺乏將銅離子排出肝細(xì)胞的能力,導(dǎo)致肝細(xì)胞內(nèi)銅過(guò)載而威脅生命,需要長(zhǎng)期接受銅螯合劑治療。傳統(tǒng)銅螯合劑存在毒副作用大、有效性不高等問(wèn)題。2012年,Delangle 課題組以基于次氮基三乙酸結(jié)構(gòu)的三足配體為Cu(Ⅰ)螯合劑,通過(guò)二硫鍵與Gal-NAc 偶聯(lián),設(shè)計(jì)合成了前藥34。利用肝細(xì)胞表面ASGP-R 對(duì)GalNAc 的特異性識(shí)別,前藥34 可被靶向運(yùn)輸至肝細(xì)胞,在細(xì)胞內(nèi)還原性物質(zhì)作用下斷開(kāi)二硫鍵釋放配體螯合銅離子。實(shí)驗(yàn)表明,前藥34 本身無(wú)Cu(Ⅰ)螯合能力,經(jīng)谷胱甘肽作用后可螯合Cu(Ⅰ)。利用熒光標(biāo)記的34 類(lèi)似物發(fā)現(xiàn),前藥可選擇性進(jìn)入表達(dá)ASGP-R 的HepG2 和大鼠肝癌/人成纖維細(xì)胞雜交細(xì)胞WIF-B9,不進(jìn)入不表達(dá)ASGP-R 的HeLa細(xì)胞,證明了GalNAc 的肝靶向作用。用免疫熒光法監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn),前藥34(10 μmol · L-1)作用3 h 后可逆轉(zhuǎn)WIF-B9 細(xì)胞內(nèi)的銅過(guò)載[40]。

        銅離子缺乏時(shí),也會(huì)引起一系列疾病,如非酒精性脂肪肝等,解決辦法是利用銅離子載體補(bǔ)充銅。然而,傳統(tǒng)的銅離子載體缺乏組織特異性,容易造成正常組織中的銅離子聚集,引發(fā)氧化應(yīng)激和損傷。2018年,Chang 課題組利用GalNAc 作為肝靶向配體,與銅離子載體Cu(gtsm)通過(guò)β-糖苷鍵連接,合成了前藥35。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)結(jié)合ICP-MS 分析表明,前藥35 可選擇性地將銅離子帶入高表達(dá)ASGP-R 的HepG2 細(xì)胞,而不影響無(wú)ASGP-R 表達(dá)的HEK-293T細(xì)胞。溫度由4℃升高至37℃時(shí),HepG2 細(xì)胞對(duì)前藥35 的攝取顯著增加,說(shuō)明前藥35 通過(guò)ASGP-R介導(dǎo)的主動(dòng)運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞。D-半乳糖(1 mol · L-1)競(jìng)爭(zhēng)性抑制前藥35 的銅遞送,進(jìn)一步證實(shí)了ASGP-R依賴(lài)的作用機(jī)制。以表達(dá)熒光素酶的轉(zhuǎn)基因小鼠結(jié)合銅離子響應(yīng)的熒光素探針考察前藥35 的體內(nèi)靶向遞送能力,結(jié)果證明前藥35 可顯著增加肝內(nèi)的銅離子濃度。組織分布實(shí)驗(yàn)顯示前藥35 能使得肝臟內(nèi)銅離子含量6 h 后提升300%,且不影響其他器官中的基礎(chǔ)銅離子含量,而無(wú)糖基修飾的Cu(gtsm)脫靶作用明顯,顯著影響腎、心臟、肺和腦中的銅離子含量[41]。

        除 上 述2 例 利 用GalNAc 靶 向ASGP-R 外,有報(bào)道指出N-乙酰氨基葡萄糖(GlcNAc)可通過(guò)鈣離子依賴(lài)的模式與肝細(xì)胞結(jié)合。基于此,2017年,Dong 課題組制備了肝靶向的阿托伐他?。╝trovastatin)前藥。阿托伐他汀通過(guò)抑制肝細(xì)胞內(nèi)的3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶發(fā)揮調(diào)血脂作用,但水溶性差、透膜能力弱,因而生物利用度很低。通過(guò)點(diǎn)擊化學(xué)將GlcNAc 與阿托伐他汀偶聯(lián),制備了前藥36 和37,以期提高其肝細(xì)胞靶向性。連接GlcNAc 后,前藥36 和37的水溶性較阿托伐他汀分別提高了4 倍和9 倍。細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)表明,人肝癌細(xì)胞Hep3B 對(duì)36 和37的攝取量分別是阿托伐他汀的1.76 倍和2.07 倍,且質(zhì)譜分析證實(shí)前藥36 和37 能夠在細(xì)胞內(nèi)釋放出阿托伐他汀。課題組測(cè)定了前藥36 和37 在細(xì)胞內(nèi)活化后抑制HMG-CoA 進(jìn)而誘導(dǎo)低密度脂蛋白表達(dá)的能力,結(jié)果顯示兩者均能誘導(dǎo)Hep3B 細(xì)胞內(nèi)的低密度脂蛋白表達(dá)[42]。

        表1 用于腫瘤靶向治療的糖基前藥一覽Table 1 Glycoconjugate prodrugs for targeted cancer therapy

        表1 概括了各靶向性糖基前藥的關(guān)鍵信息。

        續(xù)表1

        3 展望

        糖基前藥在靶向性抗腫瘤領(lǐng)域已經(jīng)展現(xiàn)出令人期待的前景。然而,為了更好地發(fā)揮其價(jià)值、推動(dòng)臨床轉(zhuǎn)化,在今后的研究中還有若干問(wèn)題值得關(guān)注。

        3.1 如何準(zhǔn)確評(píng)價(jià)糖基對(duì)于前藥靶向性的貢獻(xiàn)

        如“2.1”節(jié)所述,糖基前藥可經(jīng)GLUT 介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞,實(shí)現(xiàn)藥物的腫瘤細(xì)胞靶向性,這是許多糖基前藥設(shè)計(jì)的理論依據(jù)。值得注意的是,糖基修飾往往還有多重作用,如提高藥物的水溶性、改善其藥代動(dòng)力學(xué)行為等。此外,糖修飾位點(diǎn)的不同、苷元結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的不同等都會(huì)直接影響糖偶聯(lián)物與GLUT 的結(jié)合。因此,一個(gè)不容忽視且非常關(guān)鍵的問(wèn)題是,糖基前藥到底是不是經(jīng)GLUT 進(jìn)入腫瘤細(xì)胞?GLUT 對(duì)前藥的腫瘤靶向性到底有多少貢獻(xiàn)?“2.3”節(jié)中Lippard 課題組這一問(wèn)題的回答做出了引領(lǐng)性的示范[37]。前藥25 事實(shí)上通過(guò)GLUT1和OCT2 的共同作用實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞靶向性,而不是單單依賴(lài)于GLUT1。又如,前文提及的前藥29 ~32,結(jié)構(gòu)相似但轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制不盡相同[38]。前藥29、31 和32 只作用于GLUT1,但葡萄糖修飾的前藥30 同時(shí)作用于GLUT1 和OCT2。此外,來(lái)自若干不同課題組的研究結(jié)果也同樣提示,有些糖基前藥的作用機(jī)制并不依賴(lài)于GLUT。

        例如,Wang 等[43]合成了全乙酰化糖-Pt(Ⅳ)偶聯(lián)物38~40,GLUT 抑制劑根皮苷對(duì)這些化合物的HepG2 細(xì)胞增殖抑制活性并無(wú)影響,說(shuō)明這些化合物的細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)并不依賴(lài)于GLUT。Bonnet 課題組合成了葡萄糖修飾的多吡啶釕絡(luò)合物41 和42,其結(jié)構(gòu)中的葡萄糖分別為天然存在的D-葡萄糖和非天然的L-葡萄糖。由于D-葡萄糖可被GLUT 識(shí)別,而L-葡萄糖并非GLUT 的底物,通過(guò)比較化合物41 和42 的細(xì)胞毒性和細(xì)胞攝取可更科學(xué)地評(píng)價(jià)前藥是否經(jīng)GLUT 轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入細(xì)胞。實(shí)驗(yàn)表明,化合物41 和42 在A549 細(xì)胞內(nèi)均主要分布在線粒體,熒光強(qiáng)度并無(wú)差別,說(shuō)明其細(xì)胞攝取不依賴(lài)于GLUT。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)顯示,化合物41 和42經(jīng)光照活化后對(duì)A549 和MCF-7 細(xì)胞的毒性相似。Bonnet 課題組推測(cè)化合物41 和42 的高脂溶性和所帶的正電荷決定了其透膜行為和線粒體選擇性分布,而與糖基無(wú)關(guān)[44]。

        由此可見(jiàn),準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)糖基對(duì)于前藥靶向性的貢獻(xiàn)至關(guān)重要。上述各實(shí)例中提到的方法,如考察GLUT 抑制劑對(duì)于前藥細(xì)胞攝取和毒性的影響、GLUT 底物競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)、選擇高表達(dá)和不表達(dá)GLUT的細(xì)胞進(jìn)行對(duì)照、將D-和L-型糖作比較等方法應(yīng)作為常規(guī)手段綜合應(yīng)用,并基于苷元即藥物的特殊性質(zhì),科學(xué)系統(tǒng)地考察糖基對(duì)于前藥靶向性的貢獻(xiàn),避免主觀臆斷的結(jié)論。

        3.2 如何更精準(zhǔn)地靶向糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和利用糖苷酶

        糖的結(jié)構(gòu)多樣性和糖基上的多羥基為前藥設(shè)計(jì)提供了足夠自由的空間,但同時(shí)也帶來(lái)了復(fù)雜性和不確定性。從上文的實(shí)例可見(jiàn),同樣的藥物,與不同的單糖偶聯(lián),抗腫瘤活性、靶向性等有時(shí)差異顯著。而即便是同樣的藥物與同樣的單糖偶聯(lián),連接在糖基的哪個(gè)位置也會(huì)顯著影響前藥的作用機(jī)制和抗腫瘤活性。這是一個(gè)相互影響、牽一發(fā)而動(dòng)全身的復(fù)雜體系,因而需要更精準(zhǔn)、更全面地設(shè)計(jì)藥物。目前報(bào)道的糖基前藥,絕大部分是將藥物分子與糖基活性最高的端位羥基連接,與其他位置連接的相對(duì)較少,系統(tǒng)全面地比較與糖基C1~C6 位連接所得產(chǎn)物的活性的研究更為罕見(jiàn)。2016年,Lippard 課題組對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了非常出色的研究。課題組將同樣結(jié)構(gòu)的鉑類(lèi)通過(guò)同樣長(zhǎng)度的連接臂連接到葡萄糖的C1~C6 位,合成得到偶聯(lián)物43~48,系統(tǒng)比較了上述偶聯(lián)物的細(xì)胞攝取和細(xì)胞毒性。其中,將鉑類(lèi)藥物與C1α位和C2 位連接所得的前藥43 和45 更易在腫瘤細(xì)胞(DU145、A2780、SKOV3、A549)內(nèi)富集。GLUT1 抑制劑cytochalasin B 對(duì)前藥45 的細(xì)胞攝取影響最大,表明前藥45 對(duì)GLUT1 的特異性依賴(lài)最高。相對(duì)應(yīng)地,細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證明,作用7.5 h后,前藥45 對(duì)腫瘤細(xì)胞(DU145、A2780、A549)的毒性最大。用shRNA 部分敲除DU145 細(xì)胞的GLUT1后,前藥45 對(duì)DU145 細(xì)胞的IC50升高近3 倍。上述研究揭示鉑類(lèi)與糖基C2 位連接所得的前藥45 能更充分地利用GLUT 發(fā)揮靶向抗腫瘤的作用,也為今后糖基前藥的設(shè)計(jì)提供了成功的示范[45]。當(dāng)然,更精準(zhǔn)、更全面的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)也對(duì)化學(xué)合成提出了更高的挑戰(zhàn)。此外,結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)方法預(yù)測(cè)不同位置修飾產(chǎn)物與GLUT 的相互作用,也為更精準(zhǔn)的研究提供了有效的工具。釋放出偶氮二醇鹽陰離子,并進(jìn)一步釋放氣體信使分子一氧化氮(NO)。然而,由于內(nèi)源性β-半乳糖苷酶廣泛分布于血液和多種組織,NO 釋放的可控性不足,容易引起心跳加速、血壓降低等毒副作用。課題組將半乳糖6 位的羥基替換為甲氧基得到化合物50,與原結(jié)構(gòu)相比,該位置在空間上形成一個(gè)“凸起”。這一細(xì)微的結(jié)構(gòu)改變使得化合物50無(wú)法被內(nèi)源性的β-半乳糖苷酶識(shí)別。再通過(guò)酶定向改造,將β-半乳糖苷酶與底物結(jié)合口袋上的363 位組氨酸突變?yōu)楸彼岷?,空間上形成一個(gè)“洞”以容納甲氧基。實(shí)驗(yàn)證實(shí),改造后的半乳糖苷酶A4-β-GalH363A可特異性識(shí)別化合物50,水解底物后釋放NO。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中,將載有A4-β-GalH363A的凝膠注入裸鼠的后肢或腎臟,可實(shí)現(xiàn)NO 在該部位的特異性釋放,用于后肢缺血的血管再生或治療急性腎損傷。這種將基因工程改造的糖苷酶與前藥相結(jié)合的設(shè)計(jì),使得糖苷酶與糖基前藥的相互作用可以得到更精準(zhǔn)的調(diào)控,成功實(shí)現(xiàn)了藥物在特定部位的選擇性釋放,大大拓展了今后糖基前藥的發(fā)展范圍[46]。

        4 結(jié)語(yǔ)

        糖苷酶是水解糖基前藥并釋放原藥的關(guān)鍵,因此也決定著前藥的腫瘤選擇性,而當(dāng)糖苷酶在腫瘤組織的分布特異性不足以實(shí)現(xiàn)靶向性時(shí),就需要借助其他靶向配體(如葉酸等)實(shí)現(xiàn)靶向釋藥。2018年,Zhao 課題組另辟蹊徑,通過(guò)對(duì)糖苷酶和糖基的改造實(shí)現(xiàn)了酶與底物的精準(zhǔn)配對(duì),提高了前藥釋放的選擇性和可控性?;衔?9 可經(jīng)β-半乳糖苷酶水解

        糖基用于靶向性抗腫瘤藥物的前藥修飾具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì):首先,由于Warburg 效應(yīng),以GLUT 為代表的糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白在多種腫瘤細(xì)胞表面過(guò)度表達(dá),這就為利用各種糖基靶向腫瘤細(xì)胞提供了簡(jiǎn)單而有效的方法;其次,某些糖苷酶也在腫瘤組織中表達(dá)水平升高,利用這些糖苷酶水解糖基前藥、釋放原藥,進(jìn)一步提高了抗腫瘤藥物靶向遞送的可控性;此外,糖基修飾往往可以大幅提高藥物的水溶性、改善其成藥性?;诮?jīng)典化療藥物如鉑類(lèi)、DOX、喜樹(shù)堿、雷公藤甲素等的糖基前藥設(shè)計(jì)方興未艾。依托更為先進(jìn)的前藥設(shè)計(jì)理念,多靶點(diǎn)、多功能的糖基前藥也正不斷涌現(xiàn)。這些前藥除了利用糖基外,還利用了多種腫瘤微環(huán)境的特征,如高表達(dá)的葉酸受體、過(guò)表達(dá)的OCT2 受體、高含量的還原性物質(zhì)等,進(jìn)一步提高了前藥的腫瘤細(xì)胞靶向性。糖基前藥也已被廣泛應(yīng)用于腫瘤之外的其他多種疾病,如威爾遜病和非酒精性脂肪肝的靶向藥物遞送,目前更多地集中在ASGP-R 介導(dǎo)的肝靶向遞送。此外,目前基于糖基的納米靶向給藥系統(tǒng)正蓬勃發(fā)展。當(dāng)然,隨著該領(lǐng)域研究的不斷深入,未來(lái)對(duì)科研工作者的要求也不斷提高。如何準(zhǔn)確地評(píng)價(jià)糖基對(duì)于前藥靶向性的貢獻(xiàn)?如何更全面地考察不同糖基、不同連接臂、不同連接方式對(duì)前藥作用機(jī)制的影響?如何更精準(zhǔn)地利用糖苷酶實(shí)現(xiàn)更特異性的前藥活化?這些問(wèn)題在今后的研究中值得思考,也對(duì)研究人員綜合應(yīng)用化學(xué)、生物學(xué)、藥學(xué)等多學(xué)科技能開(kāi)展研究的能力提出了更高的挑戰(zhàn)。

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