海洋天然藥物Kahalalide F研究進展

時長淮

許多從植物或真菌中提取的天然化合物已被廣泛應用于抗腫瘤劑的研究。然而，一些腫瘤細胞型出現(xiàn)了對這些抗腫瘤藥物的抗藥性，因此對治療化合物新來源的尋找已勢在必行。近年來，研究發(fā)現(xiàn)從海洋生物分離獲得的若干化合物也具有抗腫瘤活性。這種抗腫瘤活性的產生，被解釋為一種為了逃脫其他海洋微生物攻擊的自然選擇的結果。對于這些海洋生物的研究對治療特殊的腫瘤細胞型是非常必要的。Kahalalid F就是一種有效的海洋天然抗腫瘤藥物，可選擇性對抗實體瘤細胞，可從海洋軟體動物Elysia rufescens和它的食物海藻Bryopsis sp中提取獲得。

1.Kahalalid F的發(fā)現(xiàn)

1991年Mark T.Hamann 和Paul J.Scheue［1］通過潛水換氣裝置，在加拿大Black Point海奧阿胡島附近的最低點處，收集了200個海洋動物。經乙醇提取后，通過二氧化硅快速柱色譜，肽混合物被EtOAc/MeOH(1:1)洗脫下來。重復C18反相HPLC分離獲得了白色無定性粉末Kahalalid F。緊接著，通過類似的分離步驟從海藻Bryopsis sp.中也獲得了KF。Elysia rufescens是一種以綠藻Bryopsis sp.為食的夏威夷海域草食海洋軟體動物，體內含有一系列從C31的三肽到C75的十三肽不等的難以分離的縮肽類物質。其中，Kahalalide F(KF)是分子量最大并且活性最強的肽類物質。

2.Kahalalid F的作用機制

KF的細胞毒性可能與一種獨特的作用方式有關。人宮頸癌細胞以及猴成纖維細胞經KF治療后，呈現(xiàn)異常的腫脹，并產生了巨大的液泡，這些都是溶酶體膜異變所引起的。2003年Yajaira Suarez［2］等通過對KF在人前列腺以及乳腺癌細胞中的活性研究表明，KF與其他抗癌藥物不同，是通過非凋亡機制的細胞死亡程序誘導細胞死亡的。進一步研究發(fā)現(xiàn)，在某種程度上，KF誘導了線粒體的自吞噬作用。迅速的細胞質腫脹以及嚴重的功能障礙，再加上隨后內膜和質膜的崩解導致了最終的壞死細胞死亡。若干生物化學實驗結果表明KF誘導的細胞死亡是經細胞脹亡發(fā)生的而不是細胞凋亡。首要證據是，KF無需任何基因表達來誘導發(fā)生作用。其次，加入半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制劑對KF的毒性作用毫無影響，說明KF抗癌過程中并不涉及這一蛋白酶家族。2005 年J.M.Sewell，I.Mayer［3］等對 HepG2 和PLC/PRF/5C，這兩種分別對KF敏感和耐受的肝瘤細胞系的研究證明了ATP耗竭在KF抗癌作用中的核心地位。近幾年報道指出KF可以下調KF易感的SKBR3乳腺癌細胞系中erbB3的蛋白表達，并且可以有效抑制細胞中磷脂酰肌醇(－3)激酶/Akt的信號通路。這項機制同樣引起細胞膜異常并通過溶酶體膜去極化誘發(fā)脹亡過程［4］。

3.Kahalalide F的結構鑒定與合成

1993年Mark T.Hamann 和Paul J.Scheuer［1］通過傳統(tǒng)氨基酸分析以及光譜分析方法獲得了Kahalalide F的基本結構，然而結構中5個纈氨酸殘基和2個蘇氨酸殘基的D-/L-構型仍舊還未確定。1999 年Gilles Goetz，Wesley Y.Yoshida［5］等通過一系列水解反應確定了每個殘基的正確手性情況。后來研究發(fā)現(xiàn)Scheuer等提出的這種構型并不具有生物活性，且其色譜和光譜性質也存在著很大不同。因此，2003年Isabelle Bonnard，Ignacio Manzanares［6］等對 KF 的立體化學結構進行再研究，并且獲得了立體異構體。鑒于Kahalalide F天然產物數(shù)量有限，遠遠無法滿足進一步臨床研究的需求，2001年Lopez Macia，Albericio，Giralt［7］等開發(fā)了一條 Kahalalide F 的合成路線。

4.現(xiàn)階段的研究狀態(tài)

目前，兩項治療晚期前列腺癌及實體瘤患者的Ⅰ期臨床試驗研究，確定了兩種試驗方案(每周1次給藥以及每3周連續(xù)3天給藥)的推薦劑量。兩項試驗中，氨基轉移酶的升高均呈現(xiàn)劑量限制性毒性。最近，KF已經進入Ⅱ期臨床試驗階段［2］。Ⅰ期臨床試驗主要評估了Kahalalide F的安全性、藥代動力學及有效性等。

Beatriz Pardo，Luis Paz-Ares［8］等開展的Ⅰ期臨床試驗在38例患者中進行，每周1次，靜脈輸注1小時不同劑量［266～1200μg/(m2·周)］的 KF。初始劑量為266μg/m2，首先升高到四個連續(xù)的劑量濃度［400μg/(m2·周)，530μg/(m2·周)，800μg/(m2·周)，1200μg/(m2·周)］，后由于1200μg/m2劑量濃度下進行治療的4名患者中有兩名出現(xiàn)了3/4等級的AST和ALT濃度升高的劑量限制性毒性(DLTs)，給藥濃度又復下降。KF的最大耐受劑量為800μg/m2，Ⅱ期臨床研究的推薦劑量為650μg/m2。

一名惡性黑色素瘤患者出現(xiàn)未經證實的部分緩解，一名轉移肺腺癌患者出現(xiàn)輕微病情好轉，還有6名不同類型的轉移實體瘤患者2.8～12.7個月后病情穩(wěn)定。KF臨床前研究出現(xiàn)的腎毒性或神經毒性僅在極少患者中觀察到，并且也從未達到3/4的嚴重等級。KF也未誘發(fā)骨髓抑制、脫發(fā)、黏膜炎和嘔吐等其他毒性，其毒副作用主要表現(xiàn)為瘙癢，目前尚未見有血液學毒性反應發(fā)生的報道。本實驗的毒性報告與迄今為止其他臨床試驗的結果完全一致。藥代動力學方面，KF的最大濃度(Cmax)和曲線下面積(AUC)呈線性關系，并具有較小的分配容積和短暫的半衰期。

最近Ⅱ期試驗正在進行中，Martln Algarra等［9］針對Kahalalide F治療惡性黑色素瘤的抗腫瘤療效，藥代動力學以及安全性情況進行了深層評估:24名患者，其中14名曾接受過化學療法或生物療法的治療，每周1次對病患輸注1小時650μg/m2KF。5名曾接受過化學療法治療的皮膚黑色素瘤患者3個多月后病情穩(wěn)定;無進展生存期的平均值為1.7個月;整體生存期的平均值為10.8個月。在本項研究中沒有患者罹患白血球減少病或血小板減少病。雖然KF具有令人滿意的安全性，但是這項臨床試驗第一階段后被迫停止，因為缺少惡性黑色素瘤患者的病情好轉反應。進一步研究發(fā)現(xiàn)，病情好轉情況與刺激紅細胞生成因子對腫瘤生長和分化的作用無關，而與其獨特的基因表達途徑有關?？紤]到I期臨床試驗中，一名無黑色素的鼻腔黑色素瘤患者病情基本好轉，并且這項研究中所有的患者都患有皮膚黑色素瘤，KF對粘膜黑素瘤的治療作用還有待進一步研究。

每周KF給藥研究呈現(xiàn)高度的安全性。毒副作用包括輕微的不良反應，與之前其他惡性腫瘤的治療研究結果基本一致，且所有KF相關的不良反應都只是1/2級別，并且僅涉及少部分的患者。與其他化學療法不同，KF未誘導脫發(fā)、黏膜炎、腹瀉或心臟、腎臟以及嚴重的骨髓毒性。最主要的毒副作用是短暫可回復且無癥狀的轉氨酶和γ-谷氨酰轉肽酶升高，這與Ⅰ期臨床研究中主要的劑量限制性毒性相一致。每周輸注KF 1小時治療黑色素瘤患者的藥代動力學學情況，與其他臨床方案基本相同，僅與I期臨床結果有極小差別:清除率與穩(wěn)態(tài)容積較Ⅰ期臨床有所增加，而曲線下面積以及最大血漿濃度相對下降。然而，同樣呈現(xiàn)較小的分配容積和短暫的半衰期。

5.展望

我國擁有遼闊的海域，海洋生物資源相當豐富，為尋找海洋藥物提供了重要的物質基礎，開發(fā)海洋藥物具有廣闊而美好的前景。伴隨著現(xiàn)代生物技術的發(fā)展，海洋藥物研究開發(fā)必將獲得更多的創(chuàng)新藥物造福人類。近幾年，隨著海洋藥物的發(fā)展，很多海洋天然產物已進入臨床前及臨床研究階段，本文研究的Kahalalide F目前已進入治療晚期實體瘤Ⅱ期臨床階段。鑒于其高安全性和卓越的臨床療效，很有希望作為抗腫瘤的單一治療劑，或與其他藥物聯(lián)合用藥發(fā)揮作用，但由于其抗腫瘤實例方面的缺乏，仍需要進一步的臨床試驗研究作為基礎。

1 Mark T，Hamann，Paul J.Scheuer.Kahalalide F A Bioactive Depsipeptide from the Sacoglossaa Mollusk Elysia rufescens and the Green Alga Bryopsis sp［J］．American Chemical Society，1993，115(13):5825.

2 Yajaira Sua rez，Laura Gonza lez，etal.Kahalalide F，a new marine-derived compound，induces oncosis in human prostate and breast cancer cells［J］．Molecular Cancer Therapeutics，2003，2:863 －872.

3 J.M.Sewell.The mechanism of action of Kahalalide F:Variable cell permeability in human hepatoma cell lines［J］．European Journal of Cancer，2005，41:1637－1644.

4 Maarten L，Janmaat Jose A，Rodriguez，etal.Kahalalide F Induces Necrosis-Like Cell Death that Involves Depletion of ErbB3 and Inhibition of Akt Signaling［J］．Molecular Pharmacology，2005，68(2):502 －510.

5 Gilles Goetz，Wesley Y，Yoshida，etal.The Absolute Stereochemistry of Kahalalide F［J］．Tetrahedron，1999，5:7739 －7746.

6 Isabelle Bonnard，Ignacio Manzanares，Kenneth L.Rinehart．Stereochemistry of Kahalalide F［J］．Journal of Natural Products，2003，66(11):1466－1470.

7 Angel Lopez-Macia.Synthesis and Structure Determination of Kahalalide F［J］．American Chemical Society，2001，123:11398 －11401.

8 Beatriz Pardo，Luis Paz-Ares，Josep Tabernero，etal.Phase I Clinical and Pharmacokinetic Study of Kahalalide F Administered Weekly as a 1-Hour Infusion to Patients with Advanced Solid Tumors［J］．Cancer Therapy:Clinal，2008，14(4):1116 －1123.

9 Salvador Martln-Algarraa，Enrique Espinosab，Jordi Rubio，etal.Phase II study of weekly Kahalalide F in patients with advanced malignant melanoma［J］．European Journal of Cancer，2009，45:732 －735.