靶向抗肿瘤前药系统的研究进展

张丹妮

(锦州市妇婴医院，辽宁锦州 121000)

化疗在过去的几十年中已取得重大进展。目前使用的大多数抗癌药物均通过抑制增殖或阻滞细胞周期发挥抗肿瘤作用。抗肿瘤药物选择性差，他们不仅作用于肿瘤细胞，也作用于快速增殖的正常细胞，如骨髓细胞，肠道上皮细胞，毛囊，淋巴细胞和配子等。这严重妨碍抗癌药物的有效性和长期使用。因此，迫切需要提高抗癌药物的选择性。

前药技术是实现这一目标的有效途径。抗癌药物的前药应被运送到肿瘤细胞中，在那里通过天然或重组的酶作用转化为母体药物发挥细胞毒作用［1］。卡培他滨 (5＇－脱氧－5－氟氨基甲酸酯;希罗达®)，疗效是其前药5－氟尿嘧啶的三倍，可用于治疗实体瘤，包括乳腺癌和大肠癌，是化疗药物前药的先驱［2］。在肿瘤细胞中过表达的酶、肽类转运蛋白、抗原等可作为抗肿瘤前药的靶标。目前前景看好的新型化疗前药策略包括:酶激活前药:抗体导向酶前体药物疗法 (ADEPT)和基因导向酶前体药物疗法(GDEPT);靶向配体偶联前药:抗体偶联药物，肽类偶联药物，适体偶联药物，以及叶酸偶联药物;裂解酶前药;膜转运相关的前药;聚合前药。本综述主要讨论前两类前药技术。

1 酶激活类前药

提高化疗特异性的一种方法是酶激活前药疗法，即无毒性的药物，可通过与导入肿瘤部位的外源性酶 (ADEPT)或肿瘤细胞内表达的酶 (GDEPT)相互作用，从而转化为细胞毒药物。这两种策略所用的药物前体为抗代谢物和烷化剂［3］。GDEPT在文献中也有其他的叫法，如自杀基因疗法 (SGT)，病毒定向酶前体药物疗法 (VDEPT)，前体药活化的基因疗法 (GPAT)［4－5］。酶激活的前体药物的实例列于表1。

ADEPT的原理是使用与肿瘤相关抗原相对应的抗体，使酶在肿瘤附近浓集。无毒的前体药物，是酶的良好底物，通过静脉注射进入机体，然后仅在肿瘤部位与酶相互作用转化为细胞毒药物，从而导致肿瘤细胞死亡。有效安全的ADEPT应满足下列条件:前体药物水溶性良好，且不易被细胞摄取;药物可被高效迅速地转运至癌细胞;抗体－酶复合物可特异性的结合癌细胞;酶的固有活性高;酶不能被前体药物或药物灭活;酶的免疫原性低［6］。人源性酶不适用于ADEPT，因为这将导致前体药物在肿瘤以外的部位转化为细胞毒性药物，从而导致全身毒性。然而，ADEPT目前采用的非人源酶会诱导免疫应答，这将导致其使用的局限性［7］，如王浩等分离纯化β－内酰胺酶作为ADEPT系统的活化酶［8］。

表1 酶激活的前体药物的实例

表2 基因导向的酶前药疗法 (GDEPT)

GDEPT，类似于ADEPT，包括两步:第一步，外源性酶的基因被转运至肿瘤细胞。第二步，系统地给予无毒的前体药物，通过酶代谢为细胞毒药物［9－10］。GDEPT使用的酶催化的特定反应不能被内源性酶催化，而且需要足够大的量以用于前体药物转化。这种外源性酶可分为两类:一类为非哺乳动物 (如病毒，细菌，酵母等)起源的酶，如从单纯性疱疹或水痘带状疱疹病毒中得到的胸苷激酶(TK)，胞嘧啶脱氨酶 (CD)，尿嘧啶磷酸核糖转移酶(UPRT)，嘌呤核苷磷酸化酶 (PNP)，以及从大肠杆菌中得到的硝基还原酶 (NR)。另一类为人源性的酶，在肿瘤细胞中无表达或低表达，如脱氧胞苷激酶 (DCK)和细胞色素 P450［11］。

非哺乳动物起源的酶的主要缺点是其潜在的免疫原性。而第二类酶不大可能引发免疫反应，但大多会导致前体药物正常细胞中的激活［12］。许多病毒和非病毒基因转运系统被用来作为转运治疗性DNA的工具，其中，逆转录病毒使用最为广泛。为了增加GDEPT的肿瘤选择性，肿瘤特异性调控元件结合在基因表达载体中。如前列腺特异性抗原(PSA)的特定启动子或前列腺膜特异性抗原 (PMSA)特异性启动子/增强子结合于GDEPT病毒载体中，从而实现基因在前列腺癌细胞中的特异性表达［13］。

GDEPT的一个重要特征就是所谓的旁观者或邻近细胞的杀伤作用，它可以分为两大类:(1)局部杀伤:细胞毒活性药物被动扩散，不依赖间隙连接扩散到周围的细胞，包括酶表达缺陷的细胞，并杀死他们;(2)远距离杀伤:死亡的细胞可以通过自然杀伤细胞、T细胞和巨噬细胞介导的宿主免疫应答激发全身性的抗癌效应［14］。GDEPT的前体药物与其原药相比，必须是低毒性的，而且在生理条件下是活性酶的合适底物。此外，它们应具有良好的药理学和药代动力学特性，是化学稳定的，在肿瘤间隙中容易扩散。而所形成的细胞毒性药物，应该是代谢稳定且保留时间足够长，以达到预期的治疗效果［15］。

2 靶向配体偶联前药

此类前药中的一类是将肿瘤特异性单克隆抗体 (或抗体片段)与抗肿瘤药物结合，如叶酸拮抗剂，蒽环类，紫杉烷类和长春花生物碱类。通过抗体－抗原的特异性识别，将药物运输到肿瘤细胞。到达靶部位后，通过受体介导的胞饮作用，复合物进入细胞内，药理学活性物质在细胞内释放发挥细胞毒作用。主要的肿瘤特异性抗原包括:CD19，CD22，CD33，CD56，MUC16，TAG －72，PMSA，表皮生长因子受体2(HER－2)和αV整合素。应当强调的是，这些抗原中的一些在特定类型的癌症中高水平优先表达，如卵巢癌的MUC16，前列腺癌中的 PMSA，人腺癌中的TAG－72［16］。这种前药设计仍有待解决的主要问题包括:免疫原性，对实体瘤的选择性和渗透性［17］。

用于癌症治疗的肽类结合前药的肽段是肿瘤细胞中高表达的肿瘤特异性抗原或转运肽的特异性配体。这些配体和化疗药物直接或间接结合。与抗体相比，肽类具有很多优势:分子量特别小，细胞通透性非常好，便于生产。到目前为止，促黄体激素释放激素 (LHRH)通过聚乙二醇(PEG)与喜树碱共轭制成的前药获得了很好的结果。

适配体是将单链DNA或RNA寡核苷酸结合到具有高特异性和亲和力的特异性靶分子上。一般来讲，他们是稳定，无免疫原性，易于合成。几种配体对肿瘤相关蛋白的特异性，如血小板源生长因子 (PDGF)，血管内皮生长因子 (VEGF)，Ⅲ型表皮生长因子受体 (HER3)，核因子kB(NFkB)，粘蛋白C或前列腺特异性膜抗原 (PSMA)等，通过一种被称为细胞指数富集的配体系统进化 (细胞SELEX)的体外过程完成。目前关于这类前药的研究主要集中于其对急性淋巴细胞性白血病细胞，前列腺癌和乳腺癌细胞的细胞毒作用［18－21］。

2.1 前药在抗癌光动力疗法 (PDT)中的应用 光动力疗法 (PDT)是一种批准用于临床治疗癌症的方法。与常规化疗相比，PDT的优势在于其全身性毒性反应低，能够选择性地破坏肿瘤组织。PDT结合具有光敏特性的药物——光敏剂，通过特定类型的光线杀死光敏细胞。通过给予光敏剂并使其在恶性肿瘤组织富集，适当波长的光被引导到组织，随后光敏剂的激活导致光的能量转移到分子氧，转而产生氧自由基，产生细胞毒作用［22］。

卟啉衍生物是众所周知的光敏剂，但是由于其生物利用度低、给药困难，使其使用受到限制，而ALA(5－氨基乙酰丙酸)是一种用于多步合成血红蛋白的内源性底物。在体内，ALA的催化合成是血红素生物合成途径的限速步骤，因此，外源性ALA的摄入会导致原卟啉IX在癌细胞中的富集。此外，ALA可以多种途径给药，口服，静脉注射或透皮，大大的提高了生物利用度。

2.2 铁螯合剂在癌症治疗中的应用 铁在癌症发生发展中发挥着重要的作用。游离铁离子参与哈伯－韦斯和芬顿反应，导致氧自由基 (ROS)的产生，在致癌过程中发挥了重要作用。此外，对于快速增殖的肿瘤细胞中的原卟啉IX转换成血红蛋白过程，铁是必要的。因此，用螯合剂结合游离铁离子，可抑制氧自由基的产生，并促进原卟啉IX的积累。这反过来又提高了ALA和其前体药物的疗效。由于铁与螯合剂内结合达到一定的强度也可能产生氧自由基，螯合剂不应与体内自然结合的铁蛋白相互竞争［23］。这个特定的目标已经实现，Charkoudian［24］设计合成了异烟酸酰肼频哪醇硼酸酯。原位合成的化合物是无效的，并不会与铁蛋白竞争。而氧化应激产生的过氧化氢会激活这种前螯合剂，其活性形式为:水杨醛异烟酰腙。

3 结论与展望

前药策略是提高疗效、降低毒副作用的最有前景的方法之一。它通过不同的机制达到目标，如提高溶解度、稳定性，改善渗透性和生物利用度，延长生物半衰期，以及提高组织靶向性［24］。因此，前体药物正在成为药物研发的必不可少的一部分。它的重要性不言而喻，前药在批准的新药实体中所占的比例越来越大。尽管前药研究已经取得了重大进展，但仍需继续努力，尤其是在药物发现的早期阶段。前体药物，将以无尽之姿占有在药物治疗学的一席之地。

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