用激酶組學(xué)治療腫瘤新進(jìn)展

[摘要] 蛋白激酶過度活躍是導(dǎo)致某些腫瘤的病因，蛋白激酶抑制劑的開發(fā)成為了抗腫瘤藥物的研究熱點(diǎn)之一。激酶組學(xué)主要通過高通量篩選技術(shù)迅速而準(zhǔn)確地對整個激酶組(細(xì)胞中全部的激酶集合)進(jìn)行研究，分析顯示了在復(fù)雜的信號網(wǎng)絡(luò)中蛋白的功能活性狀態(tài)。完整的人體蛋白激酶圖譜的完成，為開發(fā)出腫瘤以及其他疾病的新一代治療藥物提供了重要信息。

[關(guān)鍵詞] 蛋白激酶;激酶組;腫瘤治療;激酶抑制劑

[中圖分類號] R73[文獻(xiàn)標(biāo)識碼] A[文章編號] 1673-9701(2010)12-14-03

Treatment of Tumors by Using Kinomics:New Progress

SONG Hanyi ZHOU LongDUAN Huichan

China Medical University，Shenyang 110001，China

[Abstract] Kinases are one of the most important classes of protein in cells. The expression or activities of these kinases are often deranged and overactive in tumor cells. The development of kinase inhibitors has been a hot topic. Kinomics is a fairly new science. It basically relies on high –throughput Screening assays to study the entire kinome(collection of all kinases in the cell)rapidly and accurately. The completeness of human kinome would be a giant leap for drug discovery.

[Key words] Protein kinase;Kinomics;Tumor treatment;Kinase inhibitor

腫瘤嚴(yán)重威脅著人類健康，蛋白激酶過度活躍是導(dǎo)致某些腫瘤的病因，所以蛋白激酶抑制劑的開發(fā)成為了抗腫瘤藥物的研究熱點(diǎn)之一。激酶抑制劑是一種分子靶向治療，與傳統(tǒng)腫瘤化療藥物(主要是細(xì)胞毒類藥物)相比，前者具有高效、低毒、特異性強(qiáng)的特點(diǎn)。激酶組學(xué)就是在人類對蛋白激酶的不斷重視和深入認(rèn)識中誕生的，主要通過高通量篩選技術(shù)迅速而準(zhǔn)確地對整個激酶組(細(xì)胞中全部的激酶集合)進(jìn)行研究。

研究人員已繪制出完整的人體蛋白激酶圖譜，蛋白激酶基因約占去了人類全部基因的1.7%[1]。在人類激酶組計劃的研究中，研究人員創(chuàng)建了人類基因組中共518種蛋白激酶基因的詳細(xì)目錄。這項研究不僅補(bǔ)充進(jìn)100多種早先未曾研究過的新激酶，而且對人類所有激酶進(jìn)行了分類，并與其他幾種生物的激酶做了比較，以便更好地預(yù)測它們的功能。到目前為止有大約50種激酶抑制劑用于腫瘤治療的臨床試驗，并且獲得了很大的成功，本文將針對重要的靶點(diǎn)對蛋白激酶抑制劑類抗腫瘤藥物的最新進(jìn)展綜述如下。

1獲悉蛋白激酶組的方法

依靠高通量篩選試驗來快速而精確地研究整個蛋白激酶組已經(jīng)應(yīng)用到藥物研發(fā)的各個階段，激酶組學(xué)也應(yīng)運(yùn)而生。應(yīng)用這種技術(shù)能在幾天之內(nèi)拿到一個化合物對317個激酶的抑制圖譜，相當(dāng)快速而精確，但不能保證所有用激酶組學(xué)技術(shù)找到的藥物都進(jìn)入臨床測試期。

研究者用Pep Chip芯片來進(jìn)行激酶組學(xué)試驗，每張芯片由12，000種肽段底物在載玻片上形成一個矩陣，通過檢測芯片上底物的磷酸化模式，比較毒性菌株和減毒菌株在感染動物過程中所激活的各種不同的激酶。這種掃描方法存在一個問題:芯片上的磷酸化位點(diǎn)非常多，許多磷酸化位點(diǎn)我們還一無所知。在進(jìn)行激酶組學(xué)掃描之后，通常還得去查閱文獻(xiàn)，看那些磷酸化位點(diǎn)的功能是否已經(jīng)有過描述，這就減慢了分析的速度。但是，這不能完全歸罪于激酶組學(xué)高通量篩選內(nèi)在的缺陷，部分也是由于生物信息學(xué)手段的限制所致。當(dāng)然，作為一門良好的科學(xué)，由激酶組學(xué)掃描得出來的每一個陽性結(jié)果必須經(jīng)過獨(dú)立的激酶試驗驗證。激酶抑制劑已成功地應(yīng)用于某些腫瘤治療，但是這種成功付出的代價卻是強(qiáng)烈的副作用，激酶組學(xué)的任務(wù)之一就是預(yù)測出不良激酶，在改造藥物分子時避開那些激酶，從而避免副作用的產(chǎn)生。

2重要靶點(diǎn)的抑制劑

2.1EGFR受體家族抑制劑

表皮生長因子受體(EGFR)也稱HER1或ErbB.1，是HER受體家族的成員之一[2]。小分子EFGR-TK抑制劑，其基本結(jié)構(gòu)為quinazoline，可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)與受體酪氨酸殘基上的ATP位點(diǎn)競爭性結(jié)合，抑制受體酪氨酸激酶活性。

2.1.1吉非替尼(Gefitinib，ZD1839，商品名:易瑞沙，IressaTM):適應(yīng)證為接受過化療或不適于化療的局部晚期或轉(zhuǎn)移性非小細(xì)胞肺腫瘤(NSCLC)患者。通過抑制EGFR酪氨酸磷酸化阻斷EGFR信號傳遞系統(tǒng)，將位于下游的Ras系統(tǒng)、P13K/AKT系統(tǒng)、PLC/PKC系統(tǒng)功能封閉，從而抑制細(xì)胞生長。除此之外，吉非替尼還有抑制微血管生成、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期和增加化療敏感度的作用[3]。

2.1.2埃羅替尼(Erlotinib，OSI-774，商品名Tarceva):是治療無效的晚期NSCLC的二線或三線治療用藥[4]，對腫瘤細(xì)胞的EGFR自身磷酸化也有明顯的抑制作用，是可逆的ATP競爭性抑制劑。同時，埃羅替尼還可誘導(dǎo)細(xì)胞周期抑制蛋白P27的表達(dá)，使腫瘤細(xì)胞阻滯于G1期[5]。臨床研究顯示該藥對多種腫瘤有抗腫瘤活性，不良反應(yīng)較輕，可與傳統(tǒng)化療藥物聯(lián)合用藥[6]。

2.1.3Lapatinib(GW572016):用于治療晚期乳腺癌，是一個酪氨酸和磷酸根轉(zhuǎn)移酶雙重抑制劑，對ErbB1和ErbB2兩種受體均具有顯著的抑制作用[7]，其創(chuàng)新性在于能抑制兩種類型的磷酸根轉(zhuǎn)移酶，從而顯示了比其他僅能抑制一種酶的藥物更好的療效。

2.1.4西妥昔單抗(Erbitux，Cetuximab，EKB-569或IMC- C22):是針對EGFR的人源化人鼠嵌合性單克隆抗體[8]，與多種化療藥物有相加或協(xié)同作用，可增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放療敏感性[9]，且耐受性好、毒性低[10]。

2.1.5Genistein(金雀異黃素)及tyrphostin AG1478:對HT- 29結(jié)腸癌細(xì)胞的增殖具有明顯的抑制作用。Genistein是一種非選擇性TKIs，而Tyrphostin AG1478則為選擇性TKIs。這兩種藥物能不同程度地抑制肺癌、乳腺癌、前列腺癌等生長。

2.1.6HIK-272:對乳腺癌有療效，臨床前研究顯示，HKI-272對第一代TKIs耐藥的NSCLC可能有獨(dú)特的療效，此研究正在開展。

2.2Bcr-Abl、c-kit酪氨酸激酶小分子抑制劑

慢性粒細(xì)胞白血病的細(xì)胞遺傳學(xué)特征是具有Ph染色體t(9;22)(q34;q11)，形成BCR/ABL融合基因，該融合基因編碼BCR/ABL癌蛋白，這種癌蛋白具有很強(qiáng)的酪氨酸激酶活性，可抑制髓系細(xì)胞的黏附和凋亡，促使細(xì)胞不依賴于細(xì)胞生長因子而過度增殖。

C-kit基因位于人染色體4q12-13，產(chǎn)物是Ⅲ型酪氨酸激酶，編碼C-kit受體(CD117)[11]。C-kit基因突變后，無需SCF配體參與，也能激活酪氨酸激酶，持續(xù)激活酪氨酸激酶信號通路，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞不斷增殖。

2.2.1甲磺酸伊馬替尼(imatinib mesylate，Gleevec，又名STI571、CGP57148B):適應(yīng)證為慢性粒細(xì)胞白血病(CML)加速期、急變期和慢性期干擾素耐藥的患者和不能手術(shù)的胃腸道基質(zhì)瘤(GIST)。作用的分子機(jī)制是作為ATP競爭性抑制劑，阻滯TK的磷酸化，抑制BCR-ABL表達(dá)[12]，本品僅為高效而非特效的抗腫瘤藥[13]。大部分GIST的C-kit基因有功能獲得性突變，表達(dá)C-kit基因蛋白KIT(CD117)，通過用藥，部分患者取得了手術(shù)的機(jī)會。現(xiàn)在伊馬替尼不僅用于無法切除、轉(zhuǎn)移的GIST患者，而且還用于術(shù)前、術(shù)后輔助治療。

2.2.2AMN107和BMS-354825:是解決伊馬替尼耐藥性的第二代BCR-ABL抑制劑，AMN107與Abl激酶結(jié)合的親和力比伊馬替尼更強(qiáng)。與AMN107不同，BMS354825不單是酪氨酸激酶的抑制劑，也是Src激酶的抑制劑。它不但可競爭性結(jié)合未活化的Bcr-Abl構(gòu)型，也可結(jié)合活化的Bcr-Abl構(gòu)型。

2.2.3MK-0457(VX-680):具有廣譜的臨床前抗腫瘤活性，對復(fù)發(fā)血液系統(tǒng)惡性腫瘤的I期臨床研究正在進(jìn)行中。隨著MK-0457在血漿的暴露，BCR-ABL的活性逐漸減低。

2.3VEGFR、VEGF的抑制劑

VEGF是促進(jìn)腫瘤血管生成的調(diào)節(jié)因子，能夠激活血管內(nèi)皮細(xì)胞上的受體酪氨酸激酶。通過抗VEGF單克隆抗體來抑制VEGF所誘導(dǎo)的新血管生成，可以顯著抑制體內(nèi)的腫瘤生長過程。

2.3.1索拉非尼(sorafenib，BAY 43-9006):主要針對Raf- MAPK -ERK通路的起始點(diǎn)VEGFR和Raf激酶，是近10多年來被FDA批準(zhǔn)的第1個治療腎細(xì)胞癌的藥物。常見不良反應(yīng)為皮疹、腹瀉、手足綜合征、疲勞、高血壓。

2.3.2SU6668:屬吲哚酮的衍生物類化合物[14]，目前正處于Ⅱ期臨床研究階段。SU6668的體內(nèi)抗瘤活性與其抗腫瘤新生血管生成密切相關(guān)，而不是直接抑制腫瘤細(xì)胞生長。

2.3.3貝伐單抗(Avastin，又名Bevacizumab，基因泰克):是一種人源化抗VEGF單克隆抗體，為轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸腫瘤的一線治療藥物，對腎癌、乳腺癌、非小細(xì)胞肺癌、前列腺癌、卵巢癌、黑色素瘤的臨床試驗仍在進(jìn)行之中。

2.3.4AG-01373:對細(xì)胞因子治療失敗的晚期RCC患者有效[15]，耐受性好。

2.3.5PTK787/ZK22258:可抑制所有已知的VEGFR酪氨酸激酶，阻斷新生血管的形成而抑制腫瘤的生長，對循環(huán)血細(xì)胞和骨髓中的白細(xì)胞無明顯作用。

2.3.6ZD6474:是一種二元的TIK，主要抑制VEGFR-2，還有中等的抗EGFR活性，對第一代TKIs耐藥的腫瘤模型，ZD6474仍有抗瘤活性。

2.4PDGFR抑制劑

血小板衍生生長因子(PDGF)為貯存于血小板α顆粒的一種堿性蛋白，是一種很強(qiáng)的致絲裂因子，其受體(PDGFR)過度表達(dá)與腫瘤的生成密切相關(guān)，PDGF與受體結(jié)合，激活受體細(xì)胞膜內(nèi)部分的TPK，引起一系列信號傳導(dǎo)及調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖。

2.4.1SU101:能抑制PDGFR過表達(dá)的白血病、膠質(zhì)瘤、卵巢癌、黑色素瘤、前列腺癌及肺癌的生長。臨床I期研究表明，SU101在最小毒性劑量下，獲得一定的治療效果，目前正進(jìn)行Ⅲ期臨床試驗。

2.4.2舒尼替尼(sunitinib，商品名Sutent):用于腎癌一線治療。胃腸功能紊亂是本品常見的胃腸道不良反應(yīng)，其他常見的不良反應(yīng)包括疲勞、高血壓、出血、腫脹、口痛、口刺激和味覺障礙。

2.5其他靶點(diǎn)及抑制劑

見表1。

3結(jié)論與展望

手術(shù)、化療、放療和內(nèi)分泌治療是惡性腫瘤標(biāo)準(zhǔn)的治療模式，治療出現(xiàn)的毒性和耐藥性一直是死亡率不能降低的主要原因。高效、低毒的分子靶向治療將是未來腫瘤治療的主力軍。在過去的幾年中，以PTKs為靶點(diǎn)的新藥的研發(fā)進(jìn)展飛速。激酶組學(xué)的成功，鼓舞了研究者們?nèi)パ芯酷槍嶓w瘤大量小分子抑制劑、單克隆抗體和其他的靶向藥物，在臨床上，我們可以通過基因芯片篩選出腫瘤病人異常的蛋白激酶基因，根據(jù)靶點(diǎn)，有針對性地使用抑制劑。然而，激酶組學(xué)用于藥物發(fā)現(xiàn)的一大挑戰(zhàn)是許多磷酸化位點(diǎn)我們還一無所知以及如何減少蛋白激酶抑制劑的副作用，這需要國際性的制藥工業(yè)界和學(xué)術(shù)界的共同努力，以開發(fā)出蛋白激酶抑制劑在腫瘤治療中的巨大潛能。如果激酶組學(xué)能夠保證預(yù)測出不良激酶，在改造藥物分子時避免副作用的產(chǎn)生，那么對于藥物開發(fā)來說將會是一個巨大的飛躍。

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(收稿日期:2010-03-09)