以TOP1為靶點的抗腫瘤藥物的研究進(jìn)展

摘要：TOP1是眾多抗腫瘤藥物作用的有效靶點，本文綜述了近年來以TOP1為靶點的抗腫瘤藥物的研究進(jìn)展，闡明了現(xiàn)有抗腫瘤活性DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑種類，作用機制以及耐藥性，對已批準(zhǔn)上市TOP1抑制劑臨床使用情況進(jìn)行了概述。最后，針對如何提高TOP1抑制劑靶向性策略進(jìn)行了總結(jié)，為抗腫瘤藥物臨床研究提供了理論基礎(chǔ)

關(guān)鍵詞：抗腫瘤;DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶1;靶點

【中圖分類號】R97 ? ? ? ? ? ? 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A ? ? ? ? ? ? 【文章編號】2107-2306（2021）07-102-01

人類通過編碼TOP1， TOP1MT， TOP2a，TOP2b， TOP3a和 TOP3b六種拓?fù)洚悩?gòu)酶，將直徑6毫米長2米的DNA折疊近300萬倍使其包含在細(xì)胞核內(nèi)。DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I （TOP I）細(xì)胞代謝過程中控制DNA拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的重要核酶。通過親核攻擊DNA磷酸二酯鍵的酪氨酸活性位點使DNA的一條鏈發(fā)生斷裂并與之結(jié)合，形成TOP1-DNA共價復(fù)合物，DNA TOP I抑制劑則能穩(wěn)定TOP1-DNA共價復(fù)合物，使斷裂的DNA單鏈無法連接，造成DNA損傷。因此，DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I是發(fā)現(xiàn)抗腫瘤藥物的有效靶點，伊立替康，拓?fù)涮婵担?0-羥基喜樹堿，belotecan，阿霉素（以及其他蒽環(huán)類衍生物）和米托蒽酮等DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑已被FDA批準(zhǔn)使用[1]。

1.具有抗腫瘤活性DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑種類

以DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I 為作用靶點，通過構(gòu)效關(guān)系分析，對天然化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造獲得的衍生物，是目前新型抗腫瘤topo I抑制劑研發(fā)的主要來源。喜樹堿是一類以Top1為靶標(biāo)的強效抗腫瘤藥物，但是由于其化學(xué)不穩(wěn)定性、血漿半衰期短、多藥耐藥ABC轉(zhuǎn)運體等缺陷，需要對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，通過一系列的化學(xué)反應(yīng)，合成了一系列新的先導(dǎo)化合物。除了針對單一靶點的藥物研究外，多靶點抗腫瘤藥物研究同樣是藥物開發(fā)的熱點。LMP517是以吲哚異喹啉為基礎(chǔ)，對其進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾所獲得的同時具備topo I和TOP2抑制活性的多靶標(biāo)抗腫瘤先導(dǎo)化合物。該化合物對H82（小細(xì)胞肺癌）細(xì)胞的抑制能力優(yōu)于母體化合物[2]。

2.DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑作用機制及其耐藥性產(chǎn)生

敲除topo I或者過表達(dá)topo I后，喜樹堿對細(xì)胞的殺傷能力均會減弱，更進(jìn)一步，發(fā)生topo I基因突變的細(xì)胞對喜樹堿的能產(chǎn)生明顯的抗性，因此，topo I是喜樹堿發(fā)揮抗腫瘤活性的重要靶點。相較于TOP1-DNA共價復(fù)合物的形成，復(fù)制叉被阻斷才是導(dǎo)致細(xì)胞死亡的根本原因。另外，在DNA復(fù)制過程中，DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑通過形成穩(wěn)定的TOP1-DNA共價復(fù)合物來阻止復(fù)制叉的進(jìn)程，從而導(dǎo)致DNA斷裂，引發(fā)細(xì)胞毒性。

TOP1-DNA共價復(fù)合物被DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑捕獲后，被迅速地磺?；?、泛素化然后被蛋白酶體降解。DNA修復(fù)和DNA磷酸酶可以通過水解TOP1和DNA之間的DNA -蛋白交叉連接鍵來降低topo I的活性。PARP1 和 ATR是細(xì)胞對DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑產(chǎn)生耐藥性的兩個關(guān)鍵蛋白。PARP1通過以下方式產(chǎn)生耐藥性：首先，可以使DNA磷酸酶在細(xì)胞內(nèi)聚集，從而提高細(xì)胞對TOP1-DNA共價復(fù)合物的修復(fù)能力。然后，通過調(diào)節(jié)topo I在細(xì)胞核的分布情況來減少TOP1-DNA共價復(fù)合物的產(chǎn)生。最后，逆轉(zhuǎn)復(fù)制叉，減小DNA損失。ATR及其下游激酶CHEK1可以短暫的停止復(fù)制叉來阻止TOP1-DNA共價復(fù)合物形成，并能對損失的復(fù)制叉進(jìn)行修復(fù)，這兩種機制是細(xì)胞對DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑產(chǎn)生耐壓性的根本原因[3]。

3.批準(zhǔn)上市TOP1抑制劑及其局限性

19世紀(jì)70年代，喜樹堿作為DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶I抑制劑首次進(jìn)入臨床使用，由于種種客觀原因，最終未能批準(zhǔn)臨床使用，隨后，人們不斷的對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改造，最終，其衍生物伊立替康和拓?fù)涮婵当慌鷾?zhǔn)臨床使用。伊立替康是一種先導(dǎo)藥物，在細(xì)胞內(nèi)，羧酸酯酶通過水解將其轉(zhuǎn)化為活性代謝產(chǎn)物SN-38，通過調(diào)節(jié)胞內(nèi)ph值使兩者在活性內(nèi)酯與非活性羧酸酯間相互轉(zhuǎn)換，從而發(fā)揮藥理活性。在藥物注射初期，SN-38在患者體內(nèi)濃度最高，平均半衰期約為大約為10-20小時，最后通過葡萄糖醛酸酸化和膽汁排泄等方式將其排除體外。

4.TOP1抑制劑靶向性研究

如何提高具有抗腫瘤活性TOP1抑制劑靶向性一直是近年來研究的熱點。各種不同的靶向藥物輸送策略正在進(jìn)行臨床研究，包括：脂質(zhì)體技術(shù)，納米顆粒技術(shù)和偶聯(lián)單克隆抗體等。2015年，伊立替康的納米脂質(zhì)體 （MM-398， Onivyde）獲批用于胰腺癌治療，脂質(zhì)體的設(shè)計目的是延長藥物在體內(nèi)的作用時間，同時幫助藥物靶向作用于腫瘤，與游離的伊立替康相比較，被納米脂質(zhì)體包裹的伊立替康釋放速度更慢，半衰期更長，血藥濃度更低以及更高的藥代動力學(xué)活性。在臨床實驗中，在臨床前模型中，伊立替康的納米脂質(zhì)體比伊立替康低5倍，但是對瘤體的抗腫瘤活性還更強。依據(jù)EPR效應(yīng)，大分子藥物包括脂質(zhì)體不能透過血管進(jìn)入正常組織，但在腫瘤組織蓄積量增加，停留時間延長，納米顆粒輸送進(jìn)一步加強了藥物向腫瘤組織的遞送能力，一般是正常狀態(tài)下的兩倍。但是另一方面，納米顆粒輸送效率受到體內(nèi)吞噬系統(tǒng)包括肝、脾和其他具有吞噬功能的器官，他們有可能將納米粒子作為外來營養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)行吞噬，吸收，從而降低藥效，因此，納米顆粒受體內(nèi)EPR效應(yīng)和吞噬協(xié)同作用。

5.小結(jié)與展望

TOP1是腫瘤治療的一個重要靶點，目前已有被證實具有TOP1抑制能力的化合物種類很多，但是有效用于臨床的比較少，最成功的還是喜樹堿類化合物，其它絕大多數(shù)的化合物抗腫瘤活性研究大多集中在體外細(xì)胞水平，體內(nèi)藥代動力學(xué)活性和體內(nèi)毒副作用是限制這些藥物臨床研究的最主要的因素。要克服這些缺點，需要我們更進(jìn)一步的研究，我們要擴大現(xiàn)有的TOP1抑制劑化合物庫，通過尋找先的天然產(chǎn)物，或者對現(xiàn)有化合物進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾得到一系列的衍生物，進(jìn)一步擴大我們可以篩選的化合物數(shù)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]Thomas A， Pommier Y. Targeting topoisomerase I in the era of precision medicine. Clin Cancer Res 2019; 25：6581–9.

[2]Marzi Laetitia et al. The Indenoisoquinoline LMP517： A Novel Antitumor Agent Targeting both TOP1 and TOP2.[J]. Molecular cancer therapeutics， 2020， 19（8） ： 1589-1597.

作者簡介：俞婷，女，漢，浙江臨安，1990.4.29，本科，主管藥師，臨安區(qū)中醫(yī)院，藥理學(xué)