海洋抗肿瘤药物研究 新型抗肿瘤药物有哪些

海洋抗肿瘤药物研究

海洋是生命的起源地。占地球表面积的70、体积的90%以上，不但蕴藏着大量丰富的矿产和能源，也包含着地球上80%以上的生物资源。由于压力、盐分、温度和地质形态的相对变化，海洋中的生物种群复杂多样、种类繁多;他们通过食物链、化学信息、化学进攻和防御机制相互依存、相互独立，维系着独特、紧密的海洋生物生态体系。为了生存，海洋生物代谢产生许多具有特殊作用的生理活性物质，是人类与疾病斗争可利用的重要物质资源。有人讲下一世纪是海洋药物的世纪，不论这种说法是否准确，但可以肯定人们研究较少的巨大海洋生物资源在下世纪将是人们普遍重视的药物资源。1.海洋生物提取物抗肿瘤活性初步筛选海洋抗肿瘤药物研究是有针对性地从海洋生物中寻找抗肿瘤物质，开发抗肿瘤药物。抗肿瘤活性是重要的研究指标，只有提取物显示一定的抗肿瘤活性，才有进一步研究的意义;所以提取物的初步研究抗肿瘤活性筛选是指用灵敏、快速、可靠的抗肿瘤活性测试方法从大量海洋生物提取物中筛选出有抗肿瘤活性的提取物，以进行进一步深入研究。为了达到以上目的就需要建立灵敏、快速、可靠的活性测试筛选方法。随着人们对肿瘤研究的不断深入和认识，各种灵敏、快速的抗肿瘤活性测试活性测试方法在不断建立、完善和发展。目前，抗肿瘤药物研究中用于初期活性测试筛选的方法有两类，一类是肿瘤细胞毒水平的筛选，另一类是机理水平的筛选。肿瘤细胞毒素的筛选是利用体外培养的肿瘤细胞来观察待测物质对培养肿瘤细胞的直接杀伤或生长抑制等现象的筛选方法。该方法的主要特点是操作简单、经济，在许多试验室都可进行;但肿瘤细胞在体外培养中受多种因素的影响，并且许多肿瘤细胞的体外培养需要体外需要特殊条件。机理水平的筛选是利用已发现的与肿瘤发生、发展相关的生物酶、受体和基因为靶点，观察待测物质对它们的抑制、激活、分解等现象的筛选方法;其主要特点是非常灵敏;可检出微量活性成份，但酶、受体或基因等生物材料较难得到，并且价格昂贵。机理水平的筛选是细胞外实验，细胞外有活性的化合物，在细胞内不一定有效。所以机理水平筛选出的活性化合物在开发为抗肿瘤药物的过程中还需经过肿瘤细胞毒水平筛选的验证。在从天然资源寻找抗肿瘤活性化合物的过程中，从大量生物材料中提取得到巨大数量的提取物和分离组分;如果每个提取物和分离部分都用人工操作筛选，已不能满足研究的需要。近年来研究开发完全由计算机控制的机械操作高通量筛选装置已问世，并在国内外推广应用，该方法一次操作可确定完成几百至数百千个样品筛选。高通量筛选方法的应用也将极大地加快海洋生物抗肿瘤药物研究步伐。2.抗肿瘤药物试剂从海洋生物中筛选得到的抗肿瘤活性化合物在开发为抗肿瘤药物前，首先要对其剂量、剂型等构成进行研究设计。剂量过大会引起许多毒、副作用，剂量太小则疗效不明显;剂型不好、用药途径不当，生物利用度不高，也会降低疗效。抗肿瘤药物构成设计是在动物体内进行。按不同剂量和不同剂型设计抗肿瘤药物，给动物用药，观察不同用药情况下动物各组织、器官病理和生理变化，研究剂量、剂型、毒性和疗效间的关系，从而确定活性化合物作为抗肿瘤药物的适量剂量和剂型，为人体试验提供依据。3.抗肿瘤药物动物完全试验良好的抗肿瘤药物不但要有良好的治疗效果，而且要安全。动物安全实验是保证研究开发的抗肿瘤药物有效安全的重要步骤。其方法是在不同动物小鼠、兔子、狗和猴子等身上试用，观察抗肿瘤药物的毒性情况，评价药物的安全性。主要包括急性毒性试验和慢性毒性试验。急性毒性实验是以较大剂量给动物用药，观察动物对药物的毒性反应和用药后动物各组织、器官生理和病理变化。慢性毒性试验是以一定有效剂量，长期给动物用药，观察药物的致畸、致癌、致突变等不良性质以及长期用药后动物各组织、器官病理和生理变化，只有在动物实验中低毒、安全的药物才可进行下一步人体试验。4.I期临床试验我们知道实验动物余人有着明显的种系差异，对动物安全有效的药物对人体不一定安全有效。所以通过动物筛选出的抗肿瘤药物还经过人体实验进行验证。I期临床试验是抗肿瘤药物进行人体试验的初级阶段，主要研究药物对人体的毒性情况，观察抗肿瘤药物在不同剂量下对人体不同组织、器官的病理和生理影响及剂量―毒性―疗效之间的关系，确定人体对肿瘤药物的最大耐受剂量和最佳治疗剂量，确保抗肿瘤药物在人体用药时安全有效。国际上通常要求I期临床在1-2个癌症治疗中心进行，然后进行综合分析评价。试验对象是安全自愿的肿瘤患者。5.II期临床试验人体肿瘤多种多样，目前已发现肿瘤大约200多种，而不同抗肿瘤药物对不同肿瘤具有不同敏感性，在临床上表现为不同的治疗效果。抗肿瘤药物II期临床试验主要研究药物对不同肿瘤的临床治疗效果和用药方案等，确定抗肿瘤药物在人体肿瘤治疗中的应用范围和治疗方法。国际上要求抗肿瘤药物II期临床试验在10-20个肿瘤治疗中心对10-20种肿瘤患者进行治疗、观察和研究。6.III期临床试验II期临床试验证明有效的抗肿瘤药物须经过大量人体III期临床试验验证，并对其适应范围进行扩大研究，使抗肿瘤药物能够发挥其最有效、最大的作用，为人类服务。国际上要求III期临床试验在近百个肿瘤患者进行治疗试验、评价效果，建立最佳的治疗方案和用药措施。III期临床试验是抗肿瘤药物进行商品化的最后临床试用阶段，安全、有效、规范的治疗方案和用药措施使抗肿瘤药物商品化的基础。7.商品化海洋生物资源抗肿瘤药物研究是一个复杂、投资巨大的多学科系统研究，最终目的是从丰富的海洋生物资源中开发出的海洋生物抗肿瘤药物作为特殊商品，为了保证药物的安全、有效性和研究投资者的权益，在商品化过程中需经有关法规、管理部门审定批准，建立严格、统一的生产、管理规范和质量监测控制标准，获取生产权，方可进行生产，在药品市场销售。处于不同研究阶段的海洋抗肿瘤化合物1.具有肿瘤细胞毒强活性化合物研究和开发海洋抗肿瘤药物的第一步是寻找体外肿瘤细胞毒活性化合物。许多活性化合物的分离是在细胞毒性跟踪下进行的，并且采集样品的初步筛选可在野外采集船上进行。在美国NCI筛选的抗肿瘤化合物中，P388和L1210白血病肿瘤细胞对95%以上的化合物敏感，并且具有简单、快速、灵敏等特点，所以在抗肿瘤活性化合物的跟踪分离中，以上两种肿瘤细胞应用比较普遍，并且非常有效。目前已从海洋生物中筛选出大量具有肿瘤细胞毒活性的化合物，如:海绵Ptilocaulisspiculifer和Hemicycalesp.中的PtilomycalinA，Crambecrambe中的crambescidin816，Mycalesp.中的thiomycalolidesA和B，Hyrtioserecta中ritterrazinA;苔藓虫Myriaporatruncata中的myriaporone4;甲虫Amphidiniumsp.中的amphidiniolideB;黑斑海兔Aplysiakurodai中的aplyronineA;柳珊瑚Pseudopterogorgiabipinnata中的pinnatinsA和B，IC50&10-5M等。体内抗肿瘤活性筛选是抗肿瘤药物临床前研究的必要步骤，体外肿瘤细胞毒活性化合物仅有少数在体内有效。NCI确定与对照组比较能使带白血病肿瘤小鼠寿命延长至少25%，或能使带实体瘤小鼠肿瘤大小减小至少60%的化合物有效。最近发现在小鼠体内筛选中有良好效果的化合物有:海绵Hyrtiossp.中的spongistatin1，海兔Aplysiakurodai中的aplyroninA;海洋软体动物Cephalodiscusgilchristi中的cephalostatin1。2.临床前实验研究的海洋抗肿瘤化合物经体内筛选研究，疗效最好的化合物将进入临床前实验研究。主要包括测试抗肿瘤化合物对不同动物的毒性、体内代谢、分布以及用药途径、剂型、剂量等对疗效的影响。经NCI推荐目前进入该阶段试验研究的海洋化合物:红藻松香藻Portierahornemannii中的软海绵素halomon;大田软海绵HolichondrinB和海鞘Ecteinascidrinturbinada中的ecteinascidin743。其中Et743进展较快，在体内筛选中对B16黑色素瘤、M5076子宫瘤、LX1和Lewis肺癌、乳腺癌MX1均显示良好的治疗效果;尤其对乳腺癌MX1疗效最佳，用药23天后，10只肿瘤移植小鼠9只未见肿瘤生长，58天后有4只小鼠仍未见生长;但Et743对克隆肿瘤CXI和C38无效。进入临床前研究的以上化合物均显示出对不同肿瘤细胞敏感性的差异，halomon对黑色毒瘤、P388和L1210的IC50仅为脑肿瘤、肾肿瘤和克隆肿瘤的100分之一。3.临床I期实验中的海洋抗肿瘤化合物经过近15年的系统跟踪分离，1987年GeorgeR.Pettit报道了从耳状截尾海兔Dolabellaauricularia中得到的五肽海兔毒素dolastatin10;又经过8年的研究，该化合物被NCI推荐1995年11月进入临床I期实验。在体内抗肿瘤筛选中，dolastatin10显示非常好的治疗效果:6.5ug/kg对P388和L1210的T/C分别为155和135;11.1ug/kg对B16黑色素瘤的T/C为238%，40%达到治愈;26ug/kg对LOX人黑色毒瘤的T/C为301%，67%治愈;13ug/kg对M5076子宫瘤为166%;40ug/kg对人子宫瘤OVCAR-3的T/C为300%。另外从同一生物中得到的膜海鞘素dolastatins11和15也列入临床前开发抗肿瘤化合物。同时Pettit等人还对dolastatins10和15进行了全合成、结构修饰改造和构效关系研究，修饰改造后得到的auristatinPE已在日本进入临床I期抗肿瘤研究，LU103793在欧洲即将完成临床I期实验，进入临床II期实验研究。4.临床II期实验中的海洋抗肿瘤化合物国际上，抗肿瘤药物II期临床实验要求在10-20个癌症治疗中心观察抗肿瘤化合物对10-20种不同肿瘤患者的治疗效果，进入该期临床研究的海洋抗肿瘤化合物有didemnin和bryostatin1。前景是KennethL.Rinehart在L1210细胞毒活性跟踪下从海鞘Trididemnumsolidum中分离得到的一种环七肽，是第一个进入临床实验研究的海洋抗肿瘤化合物，1987年开始临床II期研究。结果表明didemninB除对废何杰金氏淋巴组织瘤和神经胶质瘤有良好治疗效果外，对其它肿瘤无明显疗效，并且对肝脏有较大的毒性。到目前从T.solidum和另一种短腹海鞘Aplidiumalbicans中分离出鉴定了近二十个环肽类化合物，均显示不同程度的肿瘤细胞毒性。同时Rinehart等人对didemninB和类似物进行了全合成、半合成、结构修饰和构效关系等系统研究，发现去氢didemninB的活性较didemninB强20倍，并且毒性较小。另外还发现didemnin类化合物具有对抗DNA和RNA病毒的活性和免疫抑制活性，其中didemninM的免疫抑制活性较didemninB强2000倍。didemnin类化合物的作用机理主要是抑制蛋白质和DNA的合成。苔藓虫素Bryostatin1是1982年Pettit在P388跟踪下丛苔藓动物总和草苔虫Bugulaneritina中分离鉴定的大环内酯类化合物。到目前为止已从该生物中得到19个类似物。其中bryostatin19是我国第二军医大学和沈阳药科大学姚新生等人从分布于我国海域的同种生物中发现的。Bryostatin类化合物均具有强的细胞毒活性。体内活性试验，bryostatin1也是一种强的抗肿瘤促进剂，可抑制或激活蛋白质代谢酶C，同时能促进骨髓祖细胞的正常生长，1988年进入临床前研究，2年后进入临床I期人体抗肿瘤试验。结果表明，第一例经bryostatin1治疗的黑色素瘤患者，五年后仍健康生活;三例子宫患者，其中两名使用合适剂量治疗，三年后健康状况良好。1995年bryostatin1开始临床II期研究，其它抗肿瘤药物与bryostatin1的联合试用也在进行。展望目前，尚无海洋抗肿瘤化合物进入III期临床试验。仅有一个与海洋生物代谢产物相关的合成化合物阿糖胞苷并非来源于海洋生物，它是以海棉Cryptotehyacrypta分离的得到的海绵尿苷spongouridine和海棉胸苷spongothymidine为模型化合物改造合成得到的衍生物。从海绵中核苷的发现到阿糖胞苷开发成抗肿瘤药物用了大约20年时间;同时从紫杉中细胞毒活性成分的发现到紫杉醇作为治疗子宫癌药物被FDA认证间隔大约30年。由此可见，海洋抗肿瘤药物的开发研究是一项费时间、高投入的研究，需要多学科、多方位的协作配合。进入不同研究阶段的海洋抗肿瘤化合物并不局限于某一生物门类。Crambescidin816和halichodrinB等来自海绵、ecteinascidin743和didemninB等来自海鞘、myrioporone4和bryostatin1等来自苔藓虫、dolastatin10和aployronineA的来自海兔、halonmon来自红藻、pinnatinsA和B来自柳珊瑚。人们未知的任何海洋生物都可能成为抗肿瘤化合物的重要生产者，海洋抗肿瘤药物的研究需要大范围广泛地筛选。另外，海洋抗肿瘤药物研究中海洋抗肿瘤化合物的资源供应是人们通常关心的重要问题。目前进入临床研究的化合物didemninB、bryostatin1、dolastatin10、ecteinascidin743、halonmon和halichodrinB均来源于天然海洋生物资源;大量海洋生物资源的采集会带来许多问题。然而其他资源将来也可能成为海洋抗肿瘤药物的重要来源。