小分子类靶向抗肿瘤药物的研究进展

张立峰综述　周黎明审阅

(四川大学华西基础医学与法医学院基础医学五年制，四川 成都　610041)



小分子类靶向抗肿瘤药物的研究进展

张立峰综述周黎明△审阅

(四川大学华西基础医学与法医学院基础医学五年制，四川 成都610041)

小分子类靶向抗肿瘤药物是当前抗肿瘤药物的研发热点，在目前的临床抗肿瘤药物中占有着越来越重要的地位，并且展现出巨大的应用前景。本文介绍了目前比较典型的小分子类靶向抗肿瘤药物。

激酶抑制剂；靶向治疗；小分子

1　前言

随着人类寿命的不断增长，恶性肿瘤对人类的健康威胁也越来越大。根据2015年全国城市和农村居民主要疾病死亡率及死因构成统计显示，恶性肿瘤已成为我国城乡居民的首要死因。目前治疗恶性肿瘤的主要方法有手术切除、药物化疗、放射治疗等，而由于大多数恶性肿瘤的患者在发现肿瘤时已有转移，故药物化疗是必不可少的方式之一。而传统化疗药物主要通过抑制分裂活跃的细胞的DNA合成来达到杀伤癌细胞的目的，但由于该种方法没有特异性，易对正常细胞产生不同程度的影响，故传统化疗药物有较强的细胞毒性和副作用，且癌细胞易产生耐药性。近年来，随着对肿瘤的发生机制的研究越发深入，人类已经逐渐认识到肿瘤的本质是基因病，是由于正常细胞的信号传导失调导致的细胞无限增殖。

随着对肿瘤研究的不断进展，靶向治疗肿瘤逐渐成为抗肿瘤药物的研发热点。与传统细胞毒性药物不同，小分子靶向药物大多针对膜受体、细胞信号转导途径的成分、细胞周期调节蛋白以及参与血管生成的重要蛋白质或因子等靶点，具有相对特异性，对正常细胞的毒性相对较轻，且具有不易产生耐药性、选择性高、用药剂量相对较小等特点。自第一种该类药物甲磺酸伊马替尼于2001年经美国食品与药品管理局(U.S.Food And DrugAdministration，FDA)批准上市以来，小分子靶向抗肿瘤药物已成为抗肿瘤药物的研发主流，目前有上百种产品正处于临床研发阶段，近些年来也不断有新产品上市，据统计，2010-2014年共有19种该类药物经美国食品与药品管理局(FDA)批准上市。随着生命科学和药学的发展，今后必将发现更多、更有效的靶点和药效更好、毒性更小的化合物，为肿瘤治疗提供新途径。

2　单一靶点类

单一靶点类类药物是小分子化合物类抗肿瘤药物中临床应用最早、最成功的药物。

2.1伊马替尼(Imatinib，Gleevec，格列卫，分子量：493.60)

该药为蛋白酪氨酸激酶Bcr-Abl抑制剂，是首个针对特定肿瘤发病过程的相关分子靶标，通过合理化药物设计而获得的分子靶向临床化疗药物。在几乎所有的慢性髓系白血病(Chronic myelocytic leukemia，CML)中都存在22号染色体的长臂易位到9号染色体的长臂，即t(9；22)(q34；q11)染色体易位，从而形成费城染色体(Philadelphia chromosome，Ph)，这种易位使9号染色体长臂上的ABL原癌基因与22号染色体上的BCR基因序列发生拼接，形成BCR-ABL融合基因。该基因编码具有酪氨酸激酶活性的蛋白，激活细胞有丝分裂信号途径，引起细胞异常增殖、凋亡减少，与慢性髓系白血病(CML)的发病密切相关。伊马替尼与abl酪氨酸激酶ATP位点结合，抑制激酶活性，阻止BCR-ABL阳性的细胞增殖并诱导细胞凋亡。另外，对血小板源性生长因子(Platelet derived growth factor，PDGFR)和c-Kit受体酪氨酸激酶也有一定抑制作用。伊马替尼于2001年经FDA批准用于治疗慢性髓系白血病(CML)和晚期转移性胃肠间质瘤的治疗。不良反应多为轻中度，如消化道症状、液体潴留、肌肉骨骼疼痛及头痛乏力等；较为严重的不良反应主要为血液系统毒性和肝脏损伤。

2.2吉非替尼(Gefitinib，Iressa，易瑞沙，分子量：446.90)

该药为表皮生长因子受体(Epithelial growth factor receptor，EGFR)酪氨酸激酶抑制剂，该酶通常表达与上皮来源的实体瘤。EGFR在正常组织中不表达或表达很低，多数上皮源性恶性肿瘤却存在EGFR的过度表达，且其表达水平和肿瘤的浸润程度、预后及患者生存水平有密切关系。EFGR一旦与表皮生长因子(Epithelial growth factor，EGF)结合，即可启动细胞核内的有关基因，促进细胞分裂增殖。EGFR是ErbB受体家族的一员，其包含一个胞外配体结合区和一个胞内序列。该药可与EGFR胞内序列结合，竞争性结合EGFR酪氨酸激酶催化区域上的Mg-ATP结合位点，阻断EGFR膜表面受体上酪氨酸激酶的自身磷酸化及其下游信号通路，阻止跨膜细胞信号转导，进一步阻止细胞分化与增殖，促进细胞凋亡，从而发挥抗肿瘤作用。另外，还可抑制有丝分裂原活化蛋白激酶的活化和肿瘤血管生成。吉非替尼于2003年经FDA批准上市，目前主要用于表皮生长因子受体(EGFR)基因具有敏感突变的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(Non-small cell lung cancer，NSCLC)患者的一线，治疗以及既往接受过化学治疗的局部晚期或转移性非小细胞癌。可有效抑制肿瘤细胞的转移、生长和血管生成，并增加肿瘤细胞凋亡。不良反应有消化道症状，如腹泻、恶心、呕吐，以及皮肤症状，如丘疹、瘙痒等，另外，经吉非替尼治疗的患者偶尔会发生急性间质性肺病。

2.3硼替佐米(Bortezomib，Velcade，万珂，分子量：384.24)

该药是根据2004年诺贝尔化学奖成果泛素-蛋白酶体途径调节的蛋白质降解机制研制的一种双肽基硼酸盐类似物，也第一个进入临床应用的蛋白酶体抑制剂。泛素-蛋白酶体途径是真核生物蛋白的主要降解途径，泛素的主要功能是标记需要分解的蛋白质，并通过一系列的级联反应过程与靶蛋白形成一条多聚泛素链。完成泛素化的蛋白质结构被26S蛋白酶体识别，在20S核心蛋白酶亚基催化降解，泛素分子则被泛素解离酶从底物中水解下来循环利用。硼替佐米可以特异性抑制26S蛋白酶体活性，从而明显减少核因子κB(Nuclear factor-kappa-B，NFκB)的抑制因子(Inhibitory κB，IκB)的降解，IκB与NFκB结合后能有效抑制NFκB的活性，抑制与细胞增殖相关的基因的表达，减少IL-6等骨髓瘤细胞生长因子的分泌和粘附因子的表达。另外，研究还发现硼替佐米可以上调p53表达，从而抑制细胞周期，诱导细胞凋亡，同时阻止细胞因子循环和细胞黏附影响骨髓微环境，抑制多发性骨髓瘤(Multiple myeloma，MM)患者骨髓的内皮细胞生长并抑制新生血管形成。硼替佐米于2003年经FDA批准上市，目前主要用于多发性骨髓瘤和套细胞淋巴瘤的治疗。常见的不良反应较轻且可控制，包括虚弱、胃肠道不良反应、血小板减少、周围神经病等。

2.4克唑替尼(Crizotinib，Xalkori，赛可瑞，分子量：450.34)

该药是间变性淋巴瘤激酶ALK的抑制剂。EML4基因与ALK基因分别位于人类2号染色体的p21带和p23带，ALK基因可与EML4基因段发生倒位融合inv2(p21p23)，融合形成EML4-ALK融合基因，也称为ALK基因阳性，最常见于非小细胞肺癌(NSCLC)中。EML4-ALK融合蛋白可不依赖配体即持续激活酪氨酸激酶的结构域，从而活化下游的信号传导通路Ras-Raf-MEK-ERK、JAK-STAT和PI3K-Akt等，导致细胞增殖及活化功能失去控制，从而促进肺癌的发生发展。克唑替尼是第一个ALK基因的重排抑制剂，作用于ALK激酶催化区的ATP结合位点，从而抑制ALK基因的表达，使细胞停留在G1-S期，并诱导细胞凋亡。此外，也有研究发现克唑替尼可以抑制ROS1的重排。2011年经FDA批准上市，目前用于治疗经确定的ALK阳性的局部晚期或转移性非小细胞肺癌(NSCLC)患者的治疗。该药最常见的不良反应为视力障碍(畏光、复视和视觉模糊等)，其他不良反应包括消化道症状、转氨酶升高、心动过缓以及肺炎等，一般症状减轻，停药后可恢复。

2.5 Idelalisib(Zydelig，分子量：394.39)

该药是首个上市的磷脂酰肌醇-3激酶delta(Phosphoinositide3-kinase δ，PI3K-δ)的口服抑制剂。PI3K/Akt/mTOR 通路广泛存在于细胞中,参与细胞生长、增殖、分化调节等,并在恶性肿瘤细胞中处于高度激活状态，发挥抑制细胞凋亡、促进细胞周期运行、促进肿瘤血管生成、促进肿瘤侵袭和转移的作用。PI3K-δ信号通路在多种B细胞性白血病和淋巴瘤中处于活化状态，且参与改变B淋巴细胞的免疫环境。Idelalisib可选择性阻断PI3K-δ信号通路，从而阻断某些驱动B细胞存活的信号通路，促进肿瘤细胞凋亡，发挥抗肿瘤作用。Idelalisib于2014年经FDA批准上市，用于治疗三种无痛性B淋巴细胞瘤：复发或难治的慢性淋巴细胞白血病(Chronic lymphocytic leukemia，CLL，联合利妥昔单抗)、复发性滤泡性巴瘤(Follicular lymphoma，FL)、复发性小淋巴细胞淋巴瘤(Small lymphocytic lymphoma，SLL)。Idelalisib常常伴有严重的腹泻或肠炎、肝脏毒性，以及肠穿孔和肺炎等不良反应。此外，常见的不良反应还有恶心、发热、腹泻、寒战、乏力、咳嗽、腹痛、肺炎、皮疹、高血糖、高甘油三酯血症、谷草转氨酶(AST)和谷丙转氨酶(ALT)升高、中性粒细胞减少等。

2.6奥拉帕尼(Olaparib， Lynparza，分子量：434.46)

该药是首批开发的靶向DNA修复酶——聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[Poly(ADP-ribose)polymer，PARP]抑制剂。聚腺苷二磷酸核糖聚合酶参与DNA的复制和转录，对保持染色体结构完整及维持基因组稳定有重要作用。奥拉帕尼能够使DNA单链损伤修复失败，但这种单链DNA损伤可在DNA复制过程中转变成双链DNA损伤，而这种双链DNA损伤仍可以通过同源重组(Homologous recombination，HR)的方式完成修复。然而BRCA1/2突变细胞HR修复功能缺陷，故无法完成DNA损伤修复，而无BRCA1/2基因突变的细胞仍可通过形成双链DNA损伤进行HR修复。因此，奥拉帕尼能特异性杀死BRCA-1/2缺陷的肿瘤细胞，且因其对DNA损伤修复缺陷的肿瘤细胞具有选择特异性，从而对正常组织损伤较小。奥拉帕尼于2014年经FDA批准上市，主要用于治疗BRCA基因缺陷的晚期卵巢癌。常见的不良反应有贫血、胃肠功能紊乱、食欲降低、恶心、呕吐、腹泻、乏力、咳嗽、便秘、水肿、背部疼痛、头晕、头痛、尿路感染、呼吸困难以及皮疹。

2.7Palbociclib(PD-0332991，Ibrance，分子量：447.53)

该药是一款正处于试验阶段的细胞周期蛋白依赖性激酶(Cyclin-dependent protein kinases，CDK)4/6的特异性抑制剂，对其它CDK几乎没有抑制作用。CDK是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，CDK4/6是细胞周期的关键调节因子，可以与细胞周期蛋白(Cyclin)结合形成异二聚体，其中CDK为催化亚基，Cyclin为调节亚基，不同的Cyclin-CDK复合物可通过CDK活性来调节不同底物磷酸化，实现对细胞周期不同时相的推进和转化作用，触发细胞周期从生长期(G1期)向DNA复制期(S1期)转变。Cyclin和CDK的异常表达以及CDK抑制蛋白的缺失都会导致细胞周期紊乱，细胞增殖失控，发生癌变。在雌激素受体(Estrogen receptor，ER)阳性的乳腺癌中，CDK4/6的过度活跃非常频繁，而CDK4/6是ER信号的关键下游靶标。Palbociclib作为CDK4和CDK6的抑制剂，能阻止CDK6的上调以及CDK4的磷酸化，通过阻止细胞从G1期进入S期来抑制ER+乳腺癌细胞的DNA复制和增殖。Palbociclib与来曲唑的组合在一项2期临床试验PALOMA1/TRIO 18的研究结果导致FDA很快批准了此药在晚期ER+/HER2-乳腺癌患者中的使用，另外，该药与其它药物联合使用的疗效评价正处于临床试验阶段。Palbociclib治疗过程中最常见的不良事件为中性粒细胞减少、疲劳、贫血、上呼吸道感染 、恶心、口腔炎等，大都易耐受。

3　多靶点类

多靶点类药物因作用于肿瘤细胞的多个靶点、多个环节，故相比于单一靶点类药物治疗范围更宽，且不易产生耐药性。

3.1索拉非尼(Sorafenib，Nexavar，多吉美，分子量：464.82)

该药具有双重抗肿瘤效应，既是血管内皮生长因子受体(Vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR)-1、2、3的阻断剂，又可抑制血小板源性生长因子受体(Platelet derived growth factor receptor，PDGFR)、Raf基因、类Fms酪氨酸激酶-3(Fms-like tyrosine kinase receptor-3，Flt3)和干细胞因子受体(c-Kit)介导的信号转导。故索拉非尼即可阻断由RAF-MEK-ERK介导的细胞信号传导通路而直接抑制肿瘤细胞增殖, 又可通过抑制VEGFR和PDGFR而阻断肿瘤新生血管的形成，间接抑制肿瘤细胞的生长。另外，研究发现索拉非尼还可通过抑制起始因子-4E(Eukaryotic initiation factor-4E，eIF4E)的磷酸化过程，下调体内抗凋亡蛋白Mcl-1的水平，发挥促细胞凋亡作用。2005年经FDA批准上市，目前主要用于治疗无法手术和远处转移的肝细胞癌和晚期肾细胞癌。索拉非尼引起的最常见的不良反应是疲劳，另外还可引起包括皮疹、恶心、腹泻、血压升高，以及手足综合征(麻木、麻刺感、红肿及手足不适)。

3.2舒尼替尼(Sunitinib，Sutent，索坦，分子量：514.55)

该药作用机理与索拉非尼相似，也具有双重抗肿瘤效应。舒尼替尼为VEGFR-2细胞内酪氨酸激酶结构域的ATP结合部位竞争性阻断剂，亦可抑制Flt3、PDGFR、胶质细胞源性神经营养因子受体(Glial cell-line derived neurotrophic factor receptor，GDNF)、集落刺激因子受体(Colony-stimulating factor receptor，CSFR)和c-Kit等其它酪氨酸激酶的活性。一方面通过阻断RAF-MEK-ERK信号传导通路，另一方面，又可抑制肿瘤新生血管生成，间接抑制肿瘤生长。胃肠间质瘤患者常因长期接受伊马替尼治疗而突变产生有酪氨酸激酶活性的c-Kit和PDGFR，从而获得对伊马替尼的耐药性，舒尼替尼则是抑制c—Kit活性的酪氨酸激酶抑制剂的有力候选者。2006年舒尼替尼经FDA批准上市，用于治疗胃肠间质瘤和晚期、转移性肾细胞癌。药物引起的不良反应通常较轻，常见的为疲倦，另外，还可引起出血、高血压、肾上腺功能亢进、静脉血栓等。

3.3拉帕替尼(Lapatinib，Tykerb，泰克泊，分子量:581.06)

该药是葛兰素史克公司研发的一种新型的小分子靶向双重酪氨酸激酶抑制剂。其作用的机理为可逆性抑制细胞内的EGFR和HER2的A11P位点，阻断ErbB1/EGFR和ErbB2/HER2的酪氨酸激酶活性，阻止肿瘤细胞磷酸化和激活。于2007年被FDA批准上市，与抗癌药物卡培他滨联合用于治疗晚期HER2阳性或转移性乳腺癌患者。与已批准上市的人源化单克隆抗体药物曲妥珠单抗的作用机制不同，该药用于曲妥珠单抗疗效不明显的部分HER2阳性乳腺癌患者。拉帕替尼对转化生长因子(Transforming growth factor，TGF)激活的结肠癌细胞显示出比ErbB1或ErbB2的单一抑制剂更强的抑制作用。这些数据表明ErbB1与ErbB2的双重抑制剂可能较单一抑制剂具有更好的治疗效果。不良反应主要为胃肠道反应，包括恶心、腹泻、口腔炎和消化不良等，与卡培他滨合用，不良反应有恶心、腹泻及呕吐，手足综合征等。

3.4阿法替尼(Afatinib，Gilotrif，分子量：485.94)

该药能够特异性与EGFR及HER2功能沟区的半胱氨酸残基共价结合，抑制其与ATP结合，从而抑制酪氨酸激酶活性，因此是酪氨酸激酶不可逆抑制剂。靶点为ErbB1、ErbB2和ErbB4，也能够抑制ErbB3的转磷酸化，因此对ErbB家族都有抑制作用，进而阻断EGFR-HER2介导的肿瘤细胞信号转导，抑制肿瘤细胞的增殖与转移，促进肿瘤细胞的凋亡。且该药对厄洛替尼和吉非替尼耐药的肿瘤细胞仍然有效。该药于2013年经FDA批准上市，目前主要适用于晚期非小细胞肺癌(Non-small-cell carcinoma，NSCLC)的一线治疗及HER2阳性的晚期乳腺癌患者。最常见的毒副作用是腹泻、皮疹、恶心、高血压、厌食无症状的QT间期延长和蛋白尿等。

4　结语

从20世纪90年代开始研究的靶向抗肿瘤药物是人类抗肿瘤药物发展史上的第二次革命。与传统的细胞毒性抗肿瘤药物相比，靶向药物具有特异性强、毒副作用小、高效等特点。小分子类靶向抗肿瘤药物在靶向药物中处于十分重要的地位，在临床上有十分广泛的应用，为肿瘤的治疗提供了多种选择，并展现出良好的疗效。但是，在临床应用中，仍有一些问题需要解决，例如经克唑替尼治疗的患者往往会在治疗后1-2年内出现耐药，常见表现为中枢神经系统的肿瘤复发或进展。另外，靶向药物所带来的不良反应也不容忽视。随着新靶点的揭示、肿瘤发病和耐药机制的研究不断进展，在将来很长一段时间内，小分子类靶向抗肿瘤药物仍将会是抗肿瘤药物的研究重点，使肿瘤患者长期“带瘤生存”成为可能。

Research progress of small-molecule targeted anti-tumor drugs

Zhang Li-feng, Zhou Li-ming△

(Basic Medicine 2012 Undergraduate Students, West China School of Principle and Forensic Medicine, Sichuan University, Sichuan Chengdu 610041)

略)

张立峰，男，四川大学2012级基础医学本科生，Email：469103502@qq.com。

周黎明，女，教授，主要从事药理学教学与科研工作，Email：zhou108@163.com。

2016-9-1)