喹啉雜合體的抗耐藥腫瘤活性

王麗平,鄧桂英,徐沙麗

(華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬梨園醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科,武漢 100191)

1 前言

腫瘤細(xì)胞的耐藥性可分為原發(fā)性耐藥和獲得性耐藥，耐藥機(jī)制包括靶基因突變、靶基因擴(kuò)增、DNA損傷修復(fù)能力差異和藥物進(jìn)入腫瘤細(xì)胞內(nèi)濃度減少等[1-2]。腫瘤細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生是化療失敗的主要原因之一，嚴(yán)重影響癌癥患者的壽命和生活質(zhì)量[3]。因此，研發(fā)對(duì)耐藥腫瘤細(xì)胞具有優(yōu)秀活性的新型抗腫瘤藥物顯得尤為重要。

喹啉(圖1)類(lèi)化合物廣泛存在于自然界中，具有抗瘧疾[4]、抗病毒[5]、抗菌[6]、抗結(jié)核[7]和抗腫瘤[8]等廣譜生物活性。研究發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)化合物可通過(guò)抑制血管生成、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞周期停滯和破壞細(xì)胞遷移等多種作用機(jī)制發(fā)揮抗腫瘤活性，對(duì)包括耐藥腫瘤細(xì)胞在內(nèi)的多種腫瘤細(xì)胞具有良好的活性[9-10]。值得一提的是，多個(gè)喹啉類(lèi)化合物如Voreloxin (可用于治療耐順鉑卵巢癌患者)和Tasquinimod (可用于治療耐藥性前列腺癌)已用于臨床治療耐藥腫瘤[11-12]。此外，喹啉母核可供修飾的位點(diǎn)較多，在發(fā)現(xiàn)全新結(jié)構(gòu)骨架愈發(fā)困難的今天，喹啉已成為各國(guó)競(jìng)相研究的熱點(diǎn)結(jié)構(gòu)片段。

近年來(lái)，雜合體策略在抗腫瘤新藥研發(fā)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，這是由于雜合體分子具有克服耐藥性和降低毒副作用的潛力[13-14]。事實(shí)上，喹啉類(lèi)雜合體如安羅替尼(喹啉-吲哚雜合體)、來(lái)那替尼(喹啉-吡啶雜合體)、吡咯替尼(喹啉-吡啶雜合體)和寧格替尼(喹啉-吡唑酮雜合體)已用于臨床治療各種癌癥或正處于臨床研究階段。顯然，合理設(shè)計(jì)喹啉類(lèi)雜合體是尋找新型抗耐藥腫瘤藥物的有效途徑。本文將著重介紹喹啉雜合體在抗耐藥腫瘤領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，以期為設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)具有高活性的喹啉雜合體指明方向。

圖1 喹啉母核的化學(xué)結(jié)構(gòu)

2 喹啉雜合體的抗耐藥腫瘤活性

喹啉-咔唑雜合體1(圖2,IC50:0.9～3.0nmol/L)具有極為優(yōu)秀的抗藥敏型HCT116,A549,U87-MG和K562及耐藥型K562R (耐阿霉素)和HT-29 (耐考布他汀)腫瘤細(xì)胞活性，其抗藥敏型腫瘤細(xì)胞活性是對(duì)照藥考布他汀(IC50:2.8～＞200 nmol/L)的1.4-＞66.6倍，抗耐藥腫瘤細(xì)胞活性是考布他汀(IC50:25和＞8000 nmol/L)的27.7和＞2666.6倍[15]。不僅如此，該雜合體對(duì)耐藥腫瘤細(xì)胞K562R的活性(IC50:0.9 nmol/L)優(yōu)于對(duì)相應(yīng)藥敏型K562腫瘤細(xì)胞活性(IC50:2.0 nmol/L)。構(gòu)-效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，用吲哚取代咔唑時(shí)將會(huì)導(dǎo)致活性降低，尤其對(duì)耐藥腫瘤細(xì)胞活性下降的最為明顯；用氰基代替喹啉C-2位的甲基所得的雜合體也具有良好的活性，提示此位置的甲基并非高活性所必需；喹啉片段也并非高活性所必需，可被多個(gè)芳香環(huán)取代。作用機(jī)制研究結(jié)果表明，該雜合體可抑制微管蛋白聚合，阻滯腫瘤細(xì)胞G2/M期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。該雜合體(IC50:0.81nmol/L)對(duì)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVEC)的活性極高，優(yōu)于考布他汀(IC50:1.7nmol/L)。肝微粒體代謝穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果表明，該雜合體代謝穩(wěn)定性良好。顯然，此類(lèi)化合物極具進(jìn)一步開(kāi)發(fā)前景。

初步研究表明，兩個(gè)碳和五個(gè)碳鏈接的5H-吲哚并[2,3-b]喹-O-氨基糖苷雜合體2a,b(IC50:0.264～2.76μmol/L)和3a,b(IC50:0.35～3.06μmol/L)對(duì)藥敏型KB、A549、MCF-7和Hs294T腫瘤細(xì)胞具有潛在的活性，但雜合體2a,b(IC50:0.316和0.28μmol/L)對(duì)正常BALB/3T3細(xì)胞的毒性遠(yuǎn)高于雜合體3a,b(IC50:2.20和1.20μmol/L)[16]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，雜合體3a,b(IC50:0.122～3.58μmol/L)還對(duì)藥敏型HL-60,MESSA和LoVo及其對(duì)應(yīng)耐多藥HL-60/MX2,MESSA/DX5和LoVo/DX腫瘤細(xì)胞具有潛在的活性。因此，雜合體3a,b可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步優(yōu)化。

7-苯基-6,9-二氫-3H-吡咯并[3,2-f]喹啉-9-酮4具有潛在的抗藥敏型HeLa、HepG2、H295R、Ovcar-3、MCF-7、Aro、A549、HT-29、PT-45、OE-19、OE-33及耐紫杉醇A549-T12和A549-T24腫瘤細(xì)胞活性，IC50為0.007～2.0μmol/L[17-18]。構(gòu)-效關(guān)系研究結(jié)果表明，將喹啉C-7位的苯環(huán)移至C-2位對(duì)活性不利[19]。代表物4a,b(IC50:7～70nmol/L)對(duì)所測(cè)所有藥敏型和耐藥型腫瘤細(xì)胞的活性極高，IC50在納摩爾級(jí)，且對(duì)大多數(shù)尤其是耐藥腫瘤細(xì)胞的活性與紫杉醇(IC50:0.2～102nmol/L)相當(dāng)或更優(yōu)。作用機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)雜合體可阻滯A549腫瘤細(xì)胞的G2/M期，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞凋亡。

圖2 喹啉雜合體1～6的化學(xué)結(jié)構(gòu)

喹啉并呋喃雜合體5(IC50:28.40～110.86μmol/L)也具有潛在的抗藥敏型CCRF-CEM、MDA-MB-231、HCT116(p53+/+)、UG87MG及其對(duì)應(yīng)耐藥型CEM/ADR5000、MDA-MB-231/BCRP、HCT116(p53-/-)和UG87MG.ΔEGFR腫瘤細(xì)胞活性，但活性普遍弱于對(duì)照藥阿霉素(IC50:0.02～66.83μmol/L)[20]。1,3,4-噁二唑連接的喹啉-呋喃雜合體STX-0119(6)具有潛在的抗藥敏型GB-SCC010、GB-SCC026、GB-SCC028、U87和耐替莫唑胺U87腫瘤細(xì)胞活性，IC50分別為6.6～26.1μmol/L和43μmol/L[21-23]。作用機(jī)制研究結(jié)果顯示，該雜合體可抑制信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白3 (STAT3)，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。在移植GB-SCC010和耐替莫唑胺U87腫瘤細(xì)胞的小鼠模型中，該雜合體也顯示出良好的體內(nèi)活性。與替莫唑胺組相比，STX-0119組(口服給藥,40mg/kg)可抑制小鼠體內(nèi)＞50%的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，同時(shí)將小鼠的壽命由53.0d延長(zhǎng)至87.2d。

喹啉-噻唑雜合體Capzimin(7,圖3)是潛在的蛋白酶體異肽酶Rpn11抑制劑，其對(duì)源自白血病、非小細(xì)胞肺癌、中樞神經(jīng)系統(tǒng)癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、腎癌、前列腺癌、卵巢癌和黑色素瘤等60株腫瘤細(xì)胞和耐硼替佐米腫瘤細(xì)胞具有廣譜活性，其平均50%生長(zhǎng)抑制所需的藥物濃度(GI50)為3.3μmol/L[24]。研究發(fā)現(xiàn)，間變性淋巴瘤激酶(ALK)是非小細(xì)胞肺癌的關(guān)鍵啟動(dòng)癌基因之一[25]。喹啉-吡唑雜合體8(半抑制濃度/IC50:7.1～29.6nmol/L)不僅對(duì)野生型和突變型ALK具有極為優(yōu)秀的活性，而且可通過(guò)抑制磷酸化蛋白激酶B(p-AKT)和磷酸化的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(p-ERK)發(fā)揮抗耐克唑替尼腫瘤細(xì)胞活性[26]。含有咪唑酮的喹啉雜合體Dactolisib(9)是由諾華開(kāi)發(fā)的雙重PI3K和mTOR抑制劑，可作用于p110α/γ/δ/β和mTOR[27-30]。研究表明，該雜合體不僅對(duì)藥敏型LNCaP、DU145、PC3、A549、耐多西他賽PC3DR2和耐雷帕霉素A549腫瘤細(xì)胞具有良好的活性，而且與舒尼替尼、阿糖胞苷、地塞米松和環(huán)磷酰胺等化療藥物具有協(xié)同抗腫瘤作用。目前，該雜合體正處于II期臨床試驗(yàn)階段，有望于不久的將來(lái)為人類(lèi)健康服務(wù)。

雜合體10a(IC50:0.6～17.4μmol/L)具有潛在的抗藥敏型HCT-15、HCT-116、PC3、DU-145、MCF-7、MDA-MB-231、OV2008、A2780、HepG2、HT-29、LS-180、LS-174、LoVo和耐羧基喜樹(shù)堿(SN-38) S1-M1-80腫瘤細(xì)胞活性[31]。其中，該雜合體(IC50:0.8μmol/L)對(duì)耐羧基喜樹(shù)堿S1-M1-80腫瘤細(xì)胞的活性是羧基喜樹(shù)堿(IC50:2.4μmol/L)和拓?fù)涮婵?IC50:4.0μmol/L)的3和5倍，且該雜合體(IC50:7.8～23.6μmol/L)對(duì)正常MDCK,NIH/3T3和HEK293細(xì)胞的毒性較低。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，用二甲/乙基胺基丙基取代嘧啶上的氯原子所得的雜合體10b(IC50:800.4和247.7nmol/L)和10c (IC50:680.1和200.5nmol/L)也具有極為優(yōu)秀的抗耐藥S1-M1-80和NCI-H460/MX-20腫瘤細(xì)胞活性[32]。作用機(jī)制研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這類(lèi)化合物可通過(guò)改變細(xì)胞線(xiàn)粒體膜電位誘導(dǎo)染色體DNA斷裂和腫瘤細(xì)胞凋亡。

圖3 喹啉雜合體7～13的化學(xué)結(jié)構(gòu)

喹啉并茚酮雜合體TAS-103(11,IC50:0.033～2.70μmol/L)不僅對(duì)藥敏型SBC-3、HL60和H69及耐藥型SBC-3/ADM、SBC-3/CDDP、H-69/VP和耐米托蒽醌HL60/MX2腫瘤細(xì)胞具有潛在的體外活性，而且在移植耐多藥SCLC腫瘤細(xì)胞的小鼠模型中也顯示出了良好的活性(腫瘤生長(zhǎng)抑制率＞50%)[33-35]。顯然，該雜合體極具進(jìn)一步研究?jī)r(jià)值。

雜合體SL-1(12,IC50:0.14～5.49μmol/L)具有良好的抗HCT116、RKO、LS174T、LoVo、Colo205、DLD-1、HT-29、SW620、Caco-2、H3346和耐奧沙利鉑RKO-E6腫瘤細(xì)胞活性，其活性為對(duì)照藥順鉑(IC50:0.91～29.63μmol/L)、奧沙利鉑(IC50:0.62～＞50μmol/L)和5-氟尿嘧啶(IC50:2.27～＞50μmol/L)的1.8～≥132.1倍[36]。在RKO腫瘤細(xì)胞移植的小鼠模型中，該雜合體 SL-1(靜脈注射,30mg/kg)可抑制61.8%的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)，活性遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)照藥奧沙利鉑(35.1%)和5-氟尿嘧啶(18.7%)。值得一提的是，當(dāng)該雜合體與5-氟尿嘧啶聯(lián)合給藥時(shí)具有協(xié)同作用，可抑制體內(nèi)77.5%的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。不僅如此，該雜合體不會(huì)引起小鼠體重的變化，提示該雜合體安全性良好。優(yōu)秀的體內(nèi)外活性和良好的安全性使得該雜合體極具進(jìn)一步開(kāi)發(fā)前景。

Silmitasertib(CX-4945,13a,IC50:1.92～8.62μmol/L)和CX-5011(13b,IC50:2.01～＞10μmol/L)對(duì)藥敏型CEM,CEM*,U2OS,OV2008,LAMA84,K562,KCL22腫瘤細(xì)胞及其相應(yīng)的耐藥型腫瘤細(xì)胞也具有良好的體外活性，且Silmitasertib 對(duì)耐藥腫瘤細(xì)胞的活性?xún)?yōu)于相應(yīng)的藥敏型腫瘤細(xì)胞，故該雜合體值得進(jìn)一步研究[37-39]。

喹啉-砜雜合體B 392(14,圖4,IC50:0.02～0.03μmol/L和0.32～14.03μmol/L)具有優(yōu)秀的抗藥敏型HL60,MOLT-4,CCRF-CEM和耐西羅莫司HL60,MV4-11,MOLM-13,MOLT-4,CCRF-CEM腫瘤細(xì)胞活性[40]。作用機(jī)制研究結(jié)果顯示，該雜合體可通過(guò)抑制腫瘤細(xì)胞的有絲分裂和降低線(xiàn)粒體膜電位等誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。在MOLT-4腫瘤細(xì)胞移植的小鼠模型中，該雜合體(口服給藥,100mg/kg)可抑制體內(nèi)83.3%的腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)。

雜合體VR23(15,IC50:1.81～2.94μmol/L)不僅對(duì)藥敏型na?ve RPMI 8226,na?ve ANBL6和耐硼替佐米R(shí)PMI 8226及ANBL6腫瘤細(xì)胞具有良好的體外抑制活性，而且在移植MDA-MB-231(腫瘤體積減小78.4%)和RPMI 8226(腫瘤體積減小80.9%)腫瘤細(xì)胞模型中也顯示出極為優(yōu)秀的體內(nèi)活性[41-42]。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，該雜合體與紫杉醇聯(lián)合使用時(shí)可顯著地提高紫杉醇的體內(nèi)活性。有趣的是，該雜合體不僅自身未對(duì)所試驗(yàn)小鼠的肝、脾、腎和肺器官產(chǎn)生任何可見(jiàn)的形態(tài)學(xué)改變，而且與紫杉醇聯(lián)合使用時(shí)還可降低紫杉醇的毒性。顯然，優(yōu)良的體內(nèi)外活性和良好的安全性及與紫杉醇的協(xié)同作用，使得該雜合體既可作為新型抗腫瘤藥物單獨(dú)開(kāi)發(fā)，也可作為聯(lián)合藥物進(jìn)行研究。

喹啉-多西他賽雜合體(IC50:8.8～49.3nmol/L)具有極為優(yōu)異的抗HeLa、A549、A2780、MCF-7和耐多藥A2780-MDR,MCF-7-MDR腫瘤細(xì)胞活性，且活性與母藥多西他賽(IC50:33～180nmol/L)相當(dāng)或更優(yōu)[43]。其中，雜合體16a(IC50:8.8nmol/L)和16b(IC50:12.2nmol/L)分別是抗耐多藥A2780-MDR和MCF-7-MDR腫瘤細(xì)胞活性最高的化合物，二者的活性分別是多西他賽(IC50:180和126nmol/L)的20.4和10.3倍，可作為先導(dǎo)物進(jìn)一步研究。

5 結(jié)束語(yǔ)

化療是治療癌癥最常用的策略之一，但是化療往往會(huì)由于腫瘤細(xì)胞耐藥性的產(chǎn)生而被迫終止。因此，研發(fā)對(duì)耐藥腫瘤具有良好活性的新型抗腫瘤藥物顯得尤為重要。

圖4 喹啉雜合體14～16的化學(xué)結(jié)構(gòu)

喹啉類(lèi)雜合體如安羅替尼和來(lái)那替尼已用于臨床治療各種癌癥，而多個(gè)具有治療耐藥腫瘤潛力的雜合體也正處于臨床評(píng)價(jià)階段，有望于不久的將來(lái)為人類(lèi)健康服務(wù)。顯然，這類(lèi)雜合體對(duì)開(kāi)發(fā)尤其是對(duì)耐藥腫瘤具有良好活性的新型抗腫瘤藥物至關(guān)重要。本文綜述了近年來(lái)喹啉類(lèi)雜合體在抗耐藥腫瘤領(lǐng)域的最新研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)多個(gè)雜合體具有良好的體內(nèi)外活性和安全性，值得進(jìn)一步研究。