海洋天然药物Kahalalide F研究进展

时长淮

许多从植物或真菌中提取的天然化合物已被广泛应用于抗肿瘤剂的研究。然而，一些肿瘤细胞型出现了对这些抗肿瘤药物的抗药性，因此对治疗化合物新来源的寻找已势在必行。近年来，研究发现从海洋生物分离获得的若干化合物也具有抗肿瘤活性。这种抗肿瘤活性的产生，被解释为一种为了逃脱其他海洋微生物攻击的自然选择的结果。对于这些海洋生物的研究对治疗特殊的肿瘤细胞型是非常必要的。Kahalalid F就是一种有效的海洋天然抗肿瘤药物，可选择性对抗实体瘤细胞，可从海洋软体动物Elysia rufescens和它的食物海藻Bryopsis sp中提取获得。

1.Kahalalid F的发现

1991年Mark T.Hamann 和Paul J.Scheue［1］通过潜水换气装置，在加拿大Black Point海奥阿胡岛附近的最低点处，收集了200个海洋动物。经乙醇提取后，通过二氧化硅快速柱色谱，肽混合物被EtOAc/MeOH(1:1)洗脱下来。重复C18反相HPLC分离获得了白色无定性粉末Kahalalid F。紧接着，通过类似的分离步骤从海藻Bryopsis sp.中也获得了KF。Elysia rufescens是一种以绿藻Bryopsis sp.为食的夏威夷海域草食海洋软体动物，体内含有一系列从C31的三肽到C75的十三肽不等的难以分离的缩肽类物质。其中，Kahalalide F(KF)是分子量最大并且活性最强的肽类物质。

2.Kahalalid F的作用机制

KF的细胞毒性可能与一种独特的作用方式有关。人宫颈癌细胞以及猴成纤维细胞经KF治疗后，呈现异常的肿胀，并产生了巨大的液泡，这些都是溶酶体膜异变所引起的。2003年Yajaira Suarez［2］等通过对KF在人前列腺以及乳腺癌细胞中的活性研究表明，KF与其他抗癌药物不同，是通过非凋亡机制的细胞死亡程序诱导细胞死亡的。进一步研究发现，在某种程度上，KF诱导了线粒体的自吞噬作用。迅速的细胞质肿胀以及严重的功能障碍，再加上随后内膜和质膜的崩解导致了最终的坏死细胞死亡。若干生物化学实验结果表明KF诱导的细胞死亡是经细胞胀亡发生的而不是细胞凋亡。首要证据是，KF无需任何基因表达来诱导发生作用。其次，加入半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶抑制剂对KF的毒性作用毫无影响，说明KF抗癌过程中并不涉及这一蛋白酶家族。2005 年J.M.Sewell，I.Mayer［3］等对 HepG2 和PLC/PRF/5C，这两种分别对KF敏感和耐受的肝瘤细胞系的研究证明了ATP耗竭在KF抗癌作用中的核心地位。近几年报道指出KF可以下调KF易感的SKBR3乳腺癌细胞系中erbB3的蛋白表达，并且可以有效抑制细胞中磷脂酰肌醇(－3)激酶/Akt的信号通路。这项机制同样引起细胞膜异常并通过溶酶体膜去极化诱发胀亡过程［4］。

3.Kahalalide F的结构鉴定与合成

1993年Mark T.Hamann 和Paul J.Scheuer［1］通过传统氨基酸分析以及光谱分析方法获得了Kahalalide F的基本结构，然而结构中5个缬氨酸残基和2个苏氨酸残基的D-/L-构型仍旧还未确定。1999 年Gilles Goetz，Wesley Y.Yoshida［5］等通过一系列水解反应确定了每个残基的正确手性情况。后来研究发现Scheuer等提出的这种构型并不具有生物活性，且其色谱和光谱性质也存在着很大不同。因此，2003年Isabelle Bonnard，Ignacio Manzanares［6］等对 KF 的立体化学结构进行再研究，并且获得了立体异构体。鉴于Kahalalide F天然产物数量有限，远远无法满足进一步临床研究的需求，2001年Lopez Macia，Albericio，Giralt［7］等开发了一条 Kahalalide F 的合成路线。

4.现阶段的研究状态

目前，两项治疗晚期前列腺癌及实体瘤患者的Ⅰ期临床试验研究，确定了两种试验方案(每周1次给药以及每3周连续3天给药)的推荐剂量。两项试验中，氨基转移酶的升高均呈现剂量限制性毒性。最近，KF已经进入Ⅱ期临床试验阶段［2］。Ⅰ期临床试验主要评估了Kahalalide F的安全性、药代动力学及有效性等。

Beatriz Pardo，Luis Paz-Ares［8］等开展的Ⅰ期临床试验在38例患者中进行，每周1次，静脉输注1小时不同剂量［266～1200μg/(m2·周)］的 KF。初始剂量为266μg/m2，首先升高到四个连续的剂量浓度［400μg/(m2·周)，530μg/(m2·周)，800μg/(m2·周)，1200μg/(m2·周)］，后由于1200μg/m2剂量浓度下进行治疗的4名患者中有两名出现了3/4等级的AST和ALT浓度升高的剂量限制性毒性(DLTs)，给药浓度又复下降。KF的最大耐受剂量为800μg/m2，Ⅱ期临床研究的推荐剂量为650μg/m2。

一名恶性黑色素瘤患者出现未经证实的部分缓解，一名转移肺腺癌患者出现轻微病情好转，还有6名不同类型的转移实体瘤患者2.8～12.7个月后病情稳定。KF临床前研究出现的肾毒性或神经毒性仅在极少患者中观察到，并且也从未达到3/4的严重等级。KF也未诱发骨髓抑制、脱发、黏膜炎和呕吐等其他毒性，其毒副作用主要表现为瘙痒，目前尚未见有血液学毒性反应发生的报道。本实验的毒性报告与迄今为止其他临床试验的结果完全一致。药代动力学方面，KF的最大浓度(Cmax)和曲线下面积(AUC)呈线性关系，并具有较小的分配容积和短暂的半衰期。

最近Ⅱ期试验正在进行中，Martln Algarra等［9］针对Kahalalide F治疗恶性黑色素瘤的抗肿瘤疗效，药代动力学以及安全性情况进行了深层评估:24名患者，其中14名曾接受过化学疗法或生物疗法的治疗，每周1次对病患输注1小时650μg/m2KF。5名曾接受过化学疗法治疗的皮肤黑色素瘤患者3个多月后病情稳定;无进展生存期的平均值为1.7个月;整体生存期的平均值为10.8个月。在本项研究中没有患者罹患白血球减少病或血小板减少病。虽然KF具有令人满意的安全性，但是这项临床试验第一阶段后被迫停止，因为缺少恶性黑色素瘤患者的病情好转反应。进一步研究发现，病情好转情况与刺激红细胞生成因子对肿瘤生长和分化的作用无关，而与其独特的基因表达途径有关。考虑到I期临床试验中，一名无黑色素的鼻腔黑色素瘤患者病情基本好转，并且这项研究中所有的患者都患有皮肤黑色素瘤，KF对粘膜黑素瘤的治疗作用还有待进一步研究。

每周KF给药研究呈现高度的安全性。毒副作用包括轻微的不良反应，与之前其他恶性肿瘤的治疗研究结果基本一致，且所有KF相关的不良反应都只是1/2级别，并且仅涉及少部分的患者。与其他化学疗法不同，KF未诱导脱发、黏膜炎、腹泻或心脏、肾脏以及严重的骨髓毒性。最主要的毒副作用是短暂可回复且无症状的转氨酶和γ-谷氨酰转肽酶升高，这与Ⅰ期临床研究中主要的剂量限制性毒性相一致。每周输注KF 1小时治疗黑色素瘤患者的药代动力学学情况，与其他临床方案基本相同，仅与I期临床结果有极小差别:清除率与稳态容积较Ⅰ期临床有所增加，而曲线下面积以及最大血浆浓度相对下降。然而，同样呈现较小的分配容积和短暂的半衰期。

5.展望

我国拥有辽阔的海域，海洋生物资源相当丰富，为寻找海洋药物提供了重要的物质基础，开发海洋药物具有广阔而美好的前景。伴随着现代生物技术的发展，海洋药物研究开发必将获得更多的创新药物造福人类。近几年，随着海洋药物的发展，很多海洋天然产物已进入临床前及临床研究阶段，本文研究的Kahalalide F目前已进入治疗晚期实体瘤Ⅱ期临床阶段。鉴于其高安全性和卓越的临床疗效，很有希望作为抗肿瘤的单一治疗剂，或与其他药物联合用药发挥作用，但由于其抗肿瘤实例方面的缺乏，仍需要进一步的临床试验研究作为基础。

1 Mark T，Hamann，Paul J.Scheuer.Kahalalide F A Bioactive Depsipeptide from the Sacoglossaa Mollusk Elysia rufescens and the Green Alga Bryopsis sp［J］．American Chemical Society，1993，115(13):5825.

2 Yajaira Sua rez，Laura Gonza lez，etal.Kahalalide F，a new marine-derived compound，induces oncosis in human prostate and breast cancer cells［J］．Molecular Cancer Therapeutics，2003，2:863 －872.

3 J.M.Sewell.The mechanism of action of Kahalalide F:Variable cell permeability in human hepatoma cell lines［J］．European Journal of Cancer，2005，41:1637－1644.

4 Maarten L，Janmaat Jose A，Rodriguez，etal.Kahalalide F Induces Necrosis-Like Cell Death that Involves Depletion of ErbB3 and Inhibition of Akt Signaling［J］．Molecular Pharmacology，2005，68(2):502 －510.

5 Gilles Goetz，Wesley Y，Yoshida，etal.The Absolute Stereochemistry of Kahalalide F［J］．Tetrahedron，1999，5:7739 －7746.

6 Isabelle Bonnard，Ignacio Manzanares，Kenneth L.Rinehart．Stereochemistry of Kahalalide F［J］．Journal of Natural Products，2003，66(11):1466－1470.

7 Angel Lopez-Macia.Synthesis and Structure Determination of Kahalalide F［J］．American Chemical Society，2001，123:11398 －11401.

8 Beatriz Pardo，Luis Paz-Ares，Josep Tabernero，etal.Phase I Clinical and Pharmacokinetic Study of Kahalalide F Administered Weekly as a 1-Hour Infusion to Patients with Advanced Solid Tumors［J］．Cancer Therapy:Clinal，2008，14(4):1116 －1123.

9 Salvador Martln-Algarraa，Enrique Espinosab，Jordi Rubio，etal.Phase II study of weekly Kahalalide F in patients with advanced malignant melanoma［J］．European Journal of Cancer，2009，45:732 －735.