抗肿瘤药物新靶点

抗肿瘤药物新靶点近年来，随着肿瘤生物学及相关学科的飞速发展，人们逐渐认识到细胞癌变的本质是细胞信号转导通路的失调导致的细胞无限增殖，随之而来的是抗肿瘤药物研发理念的重大转变。

研发的焦点正在从传统细胞毒药物转移到针对肿瘤细胞内异常信号系统靶点的特异性新一代抗肿瘤药物。

不同于传统细胞毒药物选择性差、毒副作用强、易产生耐药性等特点，靶点特异性抗肿瘤药针对于正常细胞和肿瘤细胞之间的差异，达到了高选择性、低毒性的治疗效果。

随着蛋白酪氨酸激酶抑制剂Gleevec等新药的不断涌现，抗肿瘤药物研发已经迎来了一个新的时代。

靶向蛋白酪氨酸激酶(tyrosine kinase)蛋白酪氨酸激酶是一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质，主要分布在细胞膜上，可分为受体型和非受体型，其功能都是催化三磷酸腺苷（ATP）的磷酸基转移到下游蛋白的酪氨酸（Tyr）残基上，使其发生磷酸化。

蛋白酪氨酸激酶是一个庞大的体系，目前已经发现了100多种酪氨酸激酶，分属20多个受体酪氨酸激酶家族和10个非受体酪氨酸激酶家族。

蛋白酪氨酸激酶在细胞信号转导通路中占据了十分重要的地位，调节着细胞的生长、分化、死亡等一系列生理生化过程。

酪氨酸激酶的功能和肿瘤的发生、发展密切相关，超过50％的原癌基因和癌基因产物都是酪氨酸激酶，它们的异常表达通常导致细胞增殖调节发生紊乱，致使肿瘤发生。

此外，酪氨酸的异常表达还与肿瘤的侵袭、转移、肿瘤新生血管生成以及肿瘤的化疗抗药性密切相关。

基于近年来在基因组学、分子和细胞生物学以及生物信息学等学科取得的重大进展，越来越多的酪氨酸激酶被认为是很有希望的抗肿瘤分子靶点。

目前有超过20个分属不同家族的受体和非受体酪氨酸激酶被作为靶标进行抗肿瘤药物筛选，包括表皮生长因子受体（EGFR）、血管内皮细胞生长因子受体（VEGFR）、血小板衍生生长因子受体（PDGFR）、成纤维细胞生长因子受体（FGFR）、胰岛素受体（InsR）、Src、Abl等。

靶向酪氨酸激酶的药物分为抗体类和小分子抑制剂。

1998年，Genetech公司和Roche联合开发的首个靶向HER2/neu的人源化单抗Herceptin被美国食品药物管理局（Food and Drug Administration，FDA）批准用于治疗某些HER2阳性的转移性乳腺癌。

首个上市的小分子酪氨酸激酶抑制剂是特异靶向Bcr-Abl的Gleevec（Norvatis公司），已先后被FDA批准用于慢性髓样白血病（chronic myelogenous leukemia，CML）和胃肠道间质瘤（gastrointestinal stroma tumors，GIST）的治疗。

从1998年至今，已经有包括bevacizumab（Avastin）贝伐珠单抗、cetuximab (Erbitux)西妥昔单抗、geftinib（Irresa）吉非替尼、erlotinib（Tarceva）厄罗替尼在内的8个单抗和小分子酪氨酸激酶抑制剂先后上市，超过100个药物正在进行临床研究。

最近，分子靶向抗肿瘤药物治疗又提出另一个挑战性概念：多靶标酪氨酸激酶抑制（mul-tiple targeted tyrosine kinase inhibition）的策略。

基于肿瘤发生发展的复杂性，绝大部分肿瘤不是依靠某一条信号通路来维持其生长和存活的，信号通路之间存在着交叉和代偿。

多靶标药物可以通过抑制多重信号通路或一条通路中上下游的多个分子而达到协同治疗、克服耐药的双重功能。

这一概念已经获得了令人信服的临床证据，两个多靶点小分子化合物sunitinib （舒尼替尼）和sorafenib（索拉非尼）最近已分别被FDA批准单药用于肾癌。

其中sunitinib同时靶向VEGF-2和PDGFR、KIT和 FLT3等多种酪氨酸激酶。

而sorafenib一方面通过抑制RAF/MEK/ERK信号传导通路直接抑制肿瘤生长；另一方面通过抑制VEGF和PDGF而阻断肿瘤新生血管的形成，间接地抑制肿瘤细胞的生长。

另一个能同时抑制EGFR、VEGFR和RET酪氨酸激抑制剂Zactima （vandetanib）凡德他尼已获欧洲罕见病药品委员会（COMP）的批准推荐，用于髓甲状腺癌。

Gleevec伊马替尼在临床应用中遇到的最大问题是易产生耐药性，而第二代靶向Abl和Src激酶的双重抑制剂对大部分Gleevec耐药的肿瘤都有效。

可以预见，多靶点联合阻断信号传导将成为未来酪氨酸激酶抑制剂研发的新的发展方向。

抑制肿瘤新生血管生成(anti-angiogenesis)靶向VEGFR、FGFR、EGFR等具有促进肿瘤新生血管生成作用的受体酪氨酸激酶抑制剂代表了抗肿瘤靶向药物研究中另外一个重要方向——抑制肿瘤新生血管生成。

自Folkman在20世纪70年代提出肿瘤新生血管生成的概念以来，靶向肿瘤新生血管生成的抑制剂研究已经取得了长足的进展，以Avastin贝伐珠单抗为代表的肿瘤血管新生抑制剂得到了广泛认可，目前已有包括我国在内的28个国家批准将该类抑制剂用于肿瘤临床治疗。

这些抑制剂的研发，都是基于对肿瘤新生血管的生成过程的认识：①肿瘤组织在很长一段时间处于休眠期，依靠组织渗透维持其生长。

肿瘤长到1.0～2.0 mm3时，简单的渗透作用已经不能满足生长所需要的氧气和营养物质以及代谢物的清除，瘤组织内部缺氧，缺氧诱导因子（hypoxia inducible factor，HIF）表达增强；②各类促血管生长因子如VEGF等表达上调，刺激内皮细胞活化，分泌血管生成所需的其它因子如基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMP）等，降解基底膜和细胞外基质，内皮细胞呈游离态；③游离的内皮细胞向刺激因子迁移，开始形成血管雏形；④内皮细胞在刺激因子作用下增殖；⑤内皮细胞重新排列组合呈条索状，并刺激成纤维细胞分泌细胞外基质，形成新的血管。

针对上述过程的各个环节的抑制剂，都能不同程度的阻碍肿瘤血管的新生，减慢实体瘤组织生长速度。

除了上文提到的靶向VEGF的单抗Avastin和小分子化合物sunitinib、sarafenib两代酪氨酸激酶抑制剂外，内源性的新生血管抑制剂endostatin、interferon-β、2-metho-xyestradiol、tetrahydroco-rtisol等已经分别在临床Ⅱ/Ⅲ期实验，其中endostatin已经在我国上市。

另外还有MMP抑制剂Marimastat（BB-2516）、AG3340、Neovastat以及抑制内皮细胞整合素αvβ3的单抗Vitaxin和小分子抑制剂EMD121947等正在进行各期临床试验。

靶向细胞内的信号转导分子生长因子等细胞外界信号与其特异受体结合产生的刺激通过多条信号通路向细胞内传导，构成了细胞内纷繁复杂的信号转导系统，共同调控着细胞的增殖、分化。

其中，由磷酯酰肌醇3-激酶（PI3K）和其下游的蛋白激酶B （PKB/Akt）、雷帕霉素靶体蛋白（mTOR）组成的PI3K-AKT-mTOR通路；丝苏氨酸蛋白激酶Ras和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）三级级联激酶组成的Ras-MAPK 通路；以及下游信号转导与转录激活因子STAT家族与肿瘤发生、发展密切相关，已经成为抗肿瘤研究的重要靶点。

PI3K是由脂类和丝/苏氨酸激酶组成的一个庞大家族，包括数个磷酯酰肌醇激酶和DNA依赖的蛋白激酶如ATM、ATR和DNA-PK等。

Akt是PI3K最主要的下游分子，前者可以激活包括mTOR在内的多个底物。

mTOR分子被激活后，能通过磷酸化下游核糖蛋白S6激酶（p70S6K）和4E－结合蛋白（4E-BP）刺激细胞增殖、转化并抑制凋亡。

研究发现，PI3K-AKT-mTOR在广泛的人类肿瘤谱中失调，该通路中某些基因突变所致的功能异常或缺失会引起正常细胞转化，促进肿瘤细胞增殖和存活并介导肿瘤细胞的侵袭和迁移。

因此，PI3K-AKT-mTOR信号通路已经成为一个很有希望的抗肿瘤治疗靶点。

一些小分子抑制剂，如靶向PI3K的催化亚基p110的wortmannin、LY294002、IC484068和天然来源的PI3K抑制剂鱼藤素（Deguelin）；抑制Akt激活所必需的丝/苏氨酸激酶PDK的straurosporine、UCN-01和Akt的抑制剂perifosine；以及特异靶向mTOR的抑制剂雷帕霉素及其类似物RAD001、CI779和AP23573等已经分别进入各期临床研究。

理论上来讲靶向PI3K-AKT-mTOR信号通路的上下游三个分子都可以有效的抑制该通路，其中靶向上游分子PI3K或Akt最有优势，一方面可以避免因抑制mTOR 引起Akt的反馈性激活，另一方面可以同时阻断Akt下游的多条通路，避免不同信号通路之间的代偿作用。

但是这一理论上的优势并没有在临床试验中得到证实，同时多条通路被阻断后伴随的毒性问题反而阻碍了其临床应用。

而特异靶向下游mTOR分子的雷帕霉素及其衍生物在临床试验中却体现出较好的治疗效果，并显示出良好的开发前景。

Ras-MAPK通路由一组级联活化的丝/苏氨酸蛋白激酶组成，广泛存在于各种细胞中，与PI3K/Akt通路共同肩负着将膜受体信号向细胞内转导的任务，对细胞周期的运行和基因表达有重要调控作用。

在多种肿瘤中都发现了该通路蛋白突变引起的持续激活，在肿瘤的发生过程中起到了重要作用。

其中，Ras癌基因蛋白作为MAPK通路分子开关，可被包括EGFR、HER-2、VEGFR、PDGFR和MET等在内的多个细胞膜上的酪氨酸激酶受体激活，引发下游的级联信号通路。

在各种肿瘤中Ras的总的突变率大约为30％，是人类肿瘤中突变率最高的基因。

Raf是Ras下游最重要的蛋白，通过从胞浆中转移到细胞膜上而被激活。

Raf即MAPKK激酶（MAPKKK），属于丝/苏氨酸蛋白激酶，是MAPK级联反应的第一个分子，它的磷酸化启动了MAPK的三级级联激活。

Ras、Raf的相继激活能活化下游的MEK、ERK等激酶，促进细胞的增殖同时还能通过磷酸化Bax、Bak抑制细胞凋亡。

该通路在肿瘤发生、发展中的重要作用为抗肿瘤研究提供了多个潜在的靶点。

目前，针对上下游不同分子已经涌现出多个反义核苷酸和小分子化合物，其中最引人瞩目的有影响Ras羧基末端功能的法尼酰基转移酶抑制剂lonafarnib、tipifarnib（Zarnestra），以及上文提到sorafenib。

该化合物最初被认为是Raf的抑制剂，后来发现对多个靶点包括VEGFR-2、Flt-2和c-Kit等都有作用。

还有靶向下游蛋白MEK的PD0325901和ARRY-142886也已进入临床研究用于黑色素瘤病人。

STAT（Signal Transducer and Activator of Transcription）家族蛋白是一组可以被不同的生长因子受体激活的蛋白，将上游的信号传递到细胞核，通过诱导靶基因转录表达引起不同的生物效应，并保持信号在细胞内传递的内在特异性。