双磷酸盐类药物的研究进展-王杰军教授

Ref:Adapted with permission from Dunford JE, et al. J Pharmacol Exp Ther. 2000;296:235-242.
含氮双磷酸盐抑制兔破骨细胞蛋白异戊烯多转酶
Ctrl Clod Etid Pam Zol Til 100 µM 40 hr
筛查理想的双膦酸盐药物
• 在新的药物学模型中筛查出300种双膦酸盐类似物 • 目标： –新的化学结构 –抗骨吸收能力更强 –骨盐沉着作用降低 –肾脏和胃肠耐受性好 –生物利用度提高
骨破坏的机理
骨细胞生理学
成骨细胞
内衬细胞 破骨细胞
类骨质
矿化骨
骨细胞生理学
破骨细胞前体
增殖 活化
占据பைடு நூலகம்收空洞
成骨细胞
唑来膦酸减少人乳腺癌细胞对裸鼠的骨损害
4 放射图像检查损伤区域, mm2
3
2
1
0 不治疗 Zol 1 µg Iba 1 µg 每只小鼠剂量/天
Ref:Green JR, et al. Ann Oncol. 2000;11(suppl 4):14.
Ale 10 µg
唑来膦酸抑制人脐静脉内皮细胞增殖
双膦酸盐的抗癌作用
唑来膦酸临床前期的抗肿瘤效应
– 在体外抑制各种人肿瘤细胞株的增殖和降低其 存活能力 – 在体外诱导各种人肿瘤细胞株的凋亡 – 在体外抑制人乳腺癌细胞侵入细胞外基质 – 在体外抑制人内皮细胞增殖 – 在体内抑制血管形成 – 与抗癌药物具有强的协同作用
唑来膦酸减少 MDA-MB-231 人乳腺癌细胞存活能力
• 杂环中含氮的双磷酸盐，组
成：
–一个双磷酸盐骨架结构
–引入含氮咪唑环、在关
键位上含有2个氮原子
Ref1. Green JR, Müller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42'446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate compound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751. Ref2. Green JR, Seltenmeyer Y, Jaeggi KA, Widler L. Renal tolerability profile of novel, potent bisphosphonates in two short-term rat models. Pharmacol Toxicol. 1997;80:225-230.
70 kD 60 kD
26 kD 21 kD
17 kD
Ref:Coxon et al. J Bone Miner Res. 2000;15:1467-1476.
含氮双磷酸盐激活兔破骨细胞中Caspase-3样蛋白酶
1,000
Caspase活性/对照% 平均值 ± 标准差
800
600
400
200
0
对照
150 *bFGF-诱导的 抑制, 占对照% 100 Zol EDTA 50 * * 0 1 3 10 30 * * *
*
浓度, µM
bFGF = Basic fibroblast growth factor; EDTA = Ethylenediamine-tetraacetic acid. Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.
破骨细胞调亡
O HO P OH
Cl C
HO
Cl
P OH O
氯 屈 磷 酸 钠
（一代）
O HO P ONa
H2NCH2
HO
C
OH
P ONa O
帕 米 磷 酸 二 钠
（二代）
伊班磷酸钠 （三代）
O
HO P ONa C OHH2O
CH3(CH2)4NCH2CH2
CH2 HO
P OH
O
唑来膦酸
• 最新一代、强效双磷酸盐1,2
双磷酸盐的作用机制
抑制破骨细胞形成、分化成熟 和活性，促进其凋亡 调制成骨细胞和破骨细胞之 间信号传递
骨吸收过程中局部释放
浓集在新矿化的骨质和破 骨细胞下
含氮双磷酸盐作用的分子机制
HMG-CoA
Mevalonate
含氮双磷酸盐抑制鸟苷三磷酸结 合蛋白的异丙烯化，此过程是破 骨细胞形成、发挥活性和存活所 必需的。
子、/ T细胞）的相互作用
谢 谢！
唑来膦酸降低肿瘤细胞存活能力 但对正常成纤维细胞无影响
MDA-MB-231 乳腺癌细胞 125 细胞存活能力，比对照 % 100 正常 3T3 成纤维细胞
75
50 25 0
10
50 zlo 浓度, µM
100
Ref:Ref:Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468.
Zol
Ris
Ale
Pam
Ref:Benford HL, et al. Calcif Tiss Int. 1999;64(suppl 1):S45. Abstract 0-33.
含氮双磷酸盐促进破骨细胞凋亡
未凋亡的破骨细胞
Caspase 激活
双磷酸盐
细胞凋亡
凋亡中的破骨细胞
• 细胞质浓缩 • 细胞核碎裂 • 空泡形成
125
细胞存活能力，比对照 %
100 75 50 25 0 1 10 100 双磷酸盐浓度, mM 1,000
Zol Pam Clo
10,000
Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468. © 2000 Cancer Research Campaign.
正在进行的唑来膦酸抗肿瘤活性研究
–体外与抗肿瘤药物的协同研究
–对裸鼠模型中骨和软组织转移的抑制活性研 究 –对肿瘤多药耐药的逆转研究
-对诱导细胞凋亡机制中的分子定位研究
前
景
•目前进行中的临床前研究包括： –在动物模型的抗肿瘤作用
–骨转移
–内脏软组织转移 –原发肿瘤 –对与骨转移有关的疼痛的作用 –与免疫系统组分（例如细胞因子、生长因
唑来膦酸诱导人Hs-578t 乳腺癌细胞凋亡
100 Zol Pam DNA碎片, 比对照% 75
50
25
0
0 10 50 双磷酸盐浓度, µM 100
Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468. © 2000 Cancer Research Campaingn.
破骨细胞
H+
蛋白水解酶
合成 骨基质
溶解的骨盐
消化的有机质
钙盐沉积
钙盐沉积的骨
双磷酸盐的作用机制
与磷灰石相结合 选择性聚积在破骨细胞周围 有过量骨质溶解时局部释放
破骨细胞活性
抑制分化成熟 抑制在骨表面粘附 酸产生减少 酶活性降低 异戊烯化降低
破骨细胞数量
促使细胞凋亡 细胞骨架改变 产生细胞毒产物-ATP类似物
几种双膦酸盐作用强度比较
双磷酸盐
抗骨吸收能力
Etidronate Clodronate Pamidronate Risedronate Alendronate Ibandronate
1 10 100 5,000-10,000 1,000 10,000
Zoledronate
20,000
Ref1:Fleisch H.Bisphonates:Pharmacology and use in the treatment of tumor-induced hypercalcaemia and metastatic bone disease.Drugs,199:,42:919
100
101
102
103
104
105
106
体内相对抑制强度，高钙血症小鼠
Green JR, et al. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.
双膦酸盐的相对抑制强度1
体内相对于PAm的强度线性标度 高钙血症大鼠
900 847
800
700 600 500 400 300 200 100 0.05 0
双膦酸盐在体内作用强度的比较
体外相对抑制强度（小鼠颅盖骨培养）
Zoledronic Acid
103
Ibandronate Risedronate
102
Clodronate
Olpadronate
Alendronate
Pamidronate Neridronate
101
100
Etidronate
r = 0.97
唑来膦酸与Paclitaxel 诱导乳腺癌细胞凋亡的 协同作用
800
凋亡细胞, 比对照%
600
400
200
0 对照 Zol 10 µM Paclitaxel 2 nM Zol+ paclitaxel
Ref:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619.
双膦酸盐类药物的研究进展
上海长征医院 王杰军
双磷酸盐药物的分类与进展
通用名 依替膦酸钠 (Etidronate) 氯屈膦酸钠 Clodronate 帕米膦酸二钠 Pamidronate 阿伦膦酸钠 Alendrinate 伊班膦酸钠 Ibandronate 上市国 家 美国 芬兰 瑞士 美国 德国 国内上市时 间 1996年 1988年 1996年 1998年 2001年 目前代表 依 膦 邦得林 骨 固 膦 令 生产厂家 江苏正大天晴药业 成都制药厂 德国先灵制药 南京制药 诺华制药 深圳海王制药 默沙东制药 河北医科大学生物工程中 心
clo pam olp ale ris iba zol
1.00
2.77
7.44
35.90
43.60
Ref1: Green JR, Müller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42'446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate compound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.
Geranyl diphosphate
Farnesyl diphosphate
Ras
S
Geranylgeranyl diphosphate
Rho
S
对0.1 µM 双磷酸盐处理的J774细胞 抑制法尼基二磷酸盐合成酶活性
92%
100
60%
75
50
22%
25
8% 1%
0
Clodronate Pamidronate Ibandronate Risedronate Zoledronic acid
唑来膦酸：抗肿瘤潜能
•对小鼠生长因子预埋模型，低剂量的唑来膦酸抑制血管形成*
bFGF-诱导的血管形成抑制率 %
血含量 组织湿重
100
75
50
25
0 1 10 100
Zol, µg/kg SC
* Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.
唑来膦酸和Tamoxifen诱导乳腺癌细胞凋亡 的协同作用
800 凋亡细胞, 占总细胞数% 对照 Tam Zol Zol + Tam
600
400
200
0 Tam: Zol:
0 0
0.01 0
0.1 0
0 100
0.01 0.1 µM 100 100 µM
Ref:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619.
阿可达 博 宁 福善美 艾 本
唑来膦酸 Zoledronate
瑞士
2004年
天晴依 泰
江苏正大天晴药业
双膦酸盐分类
含氨基 Alendrinate 、Ibandronate 抑制 GTP结合蛋白 转录后的修饰 破骨细胞活性丧失 不含氨基 Clodronate
细胞内 代谢形成 β – γ 亚甲蓝
累积 破骨细胞活性降低