許 悅 (山東省武城縣人民醫(yī)院ICU，山東 德州 253300)

微管是由α-微管蛋白和β-微管蛋白的異二聚體形成的蛋白質(zhì)類(lèi)多聚物，具有中空管狀結(jié)構(gòu)，在維持細(xì)胞形態(tài)、細(xì)胞分裂及物質(zhì)運(yùn)輸?shù)鹊倪^(guò)程中起重要作用。微管的破壞可誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯在G2/M 期，并形成不正常的有絲分裂紡錘體，這也使其成為抗腫瘤藥的重要靶點(diǎn)之一。近年來(lái)，一些新型微管蛋白聚合抑制劑的合成和發(fā)現(xiàn)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。本綜述根據(jù)化合物臨床研究階段及其結(jié)構(gòu)的不同，總結(jié)了已進(jìn)入臨床應(yīng)用的15 種靶向抑制微管聚合藥物，以及新合成的查爾酮類(lèi)、二鬼臼毒素類(lèi)衍生物和其他雜環(huán)取代的29 種化合物的抗腫瘤活性，現(xiàn)綜述如下。

1 微管蛋白聚合靶向藥物的作用機(jī)制

微管靶向藥物通過(guò)破壞微管聚合功能，將誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯于G2/M 期，產(chǎn)生非正常有絲分裂的紡錘體來(lái)發(fā)揮其對(duì)細(xì)胞增殖的影響。微管靶向藥物通常也被稱(chēng)為抗有絲分裂藥，通常根據(jù)該類(lèi)藥物的對(duì)微管蛋白的穩(wěn)定性和動(dòng)力學(xué)參數(shù)來(lái)劃分［1］。秋水仙堿位點(diǎn)和長(zhǎng)春新堿位點(diǎn)是該類(lèi)藥物常見(jiàn)的藥物結(jié)合位點(diǎn)。雖然結(jié)合位點(diǎn)不同，但二者的作用機(jī)制相近，均能可逆性地與微管蛋白結(jié)合形成復(fù)合物，阻礙了其他微管蛋白的聚合從而抑制微管的形成，同時(shí)微管聚合抑制劑還能通過(guò)誘導(dǎo)微管的解聚抑制紡錘體的形成，將細(xì)胞阻滯在M 期，并最終誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡［2］。

2 臨床應(yīng)用的靶向微管蛋白聚合抑制劑

目前已有多種化合物已進(jìn)入了臨床研究階段，其中秋水仙素是首個(gè)進(jìn)入臨床研究的靶向微管蛋白聚合抑制劑。秋水仙素是從百合科植物秋水仙的種子和鱗莖中提取出的一種卓酚酮類(lèi)生物堿，能夠與微管蛋白上的秋水仙堿位點(diǎn)結(jié)合，使α 與β 微管蛋白變形，阻斷微管蛋白的組裝，繼而形成了非正常狀態(tài)的紡錘體，最終阻滯細(xì)胞有絲分裂。體內(nèi)外藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，秋水仙堿對(duì)乳腺癌、白血病、皮膚癌療效顯著［3］，但因在臨床研究中毒性太大而較少用于腫瘤的治療。

為降低毒性、提高其臨床應(yīng)用可能性，阿斯利康公司研發(fā)的N-乙?；〈那锼纱嫉牧姿狨ヮ?lèi)前藥ZD6126 對(duì)實(shí)體瘤具有明顯的抑制作用。研究其作用機(jī)制發(fā)現(xiàn)，該化合物可靶向作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)的微管蛋白，阻礙微管蛋白聚合，破壞內(nèi)皮細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)而造成腫瘤血管系統(tǒng)選擇性閉塞和大規(guī)模的損傷壞死［4］。雖然數(shù)據(jù)顯示ZD6126 在人體內(nèi)安全性比較好，但因約有11%的患者出現(xiàn)了心臟的不良反應(yīng)，該藥的II期臨床試驗(yàn)已被終止，然而與其他藥物的聯(lián)合用藥卻在繼續(xù)研究中［5］。

OXiGENE 公司近期研發(fā)了一種新型卵巢癌治療藥物fosbretabulin，現(xiàn)已進(jìn)入Ⅱ期臨床試驗(yàn)階段。該藥物屬于考布他汀A-4 (CA4)的磷酸鹽前體，在體外具有很強(qiáng)的細(xì)胞毒活性，對(duì)多種腫瘤細(xì)胞的半數(shù)抑制濃度(IC50)達(dá)到了納摩爾級(jí)，尤其對(duì)白血病及非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞系的抑制作用明顯。

2-甲氧基雌二醇(2ME)是β-雌二醇的生理代謝產(chǎn)物。體外研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，2-ME 在1 ～3 μM 濃度下能夠阻止微管裝配和抑制紡錘絲的形成，從而使細(xì)胞周期停滯于M 期，且生理活性?xún)?yōu)于β-雌二醇。與傳統(tǒng)抗腫瘤藥物不同，2-ME 具有較好的口服生物利用度，對(duì)微管聚合的抑制作用是通過(guò)降低其聚合速率來(lái)實(shí)現(xiàn)的，2ME 的存在會(huì)改變微管的結(jié)構(gòu)，說(shuō)明2ME 與微管蛋白的結(jié)合是在其已經(jīng)聚合形成微管之后，而不是先與微管蛋白形成復(fù)合物之后影響微管的聚合［6］。此外，現(xiàn)已有十余種藥物作為靶向微管蛋白聚合抑制劑用于腫瘤的臨床治療，其藥物名稱(chēng)、微管蛋白作用位點(diǎn)、臨床應(yīng)用及所處的研究階段如表1 所示。

3 新型靶向微管蛋白聚合抑制劑

3.1 查爾酮衍生物

3.1.1 考布他汀A-4 衍生物:考布他汀A-4 (CA-4)首次從風(fēng)車(chē)子屬南非柳樹(shù)Combretum caffrum樹(shù)根中分離得到的一類(lèi)天然化合物，與秋水仙堿結(jié)構(gòu)同樣具有順式乙烯橋連接的兩個(gè)苯環(huán)的基本母核結(jié)構(gòu)，可與秋水仙堿競(jìng)爭(zhēng)微管蛋白上的結(jié)合位點(diǎn)，將腫瘤細(xì)胞周期阻滯在G2/M 期，阻斷了細(xì)胞的有絲分裂，并最終通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡來(lái)發(fā)揮其細(xì)胞毒性作用。但是CA-4具有水溶性差、反式構(gòu)型沒(méi)有活性等限制。

近年來(lái)，人們針對(duì)CA-4 的衍生物設(shè)計(jì)做了大量的研究。為了增加CA-4 的水溶性，Pouria 等［18］在乙烯橋連接處引入了極性基團(tuán)氰基，合成了一系列的氰基取代的CA-4 衍生物。其中化合物17 是E-構(gòu)型化合物中唯一具有微管蛋白聚合抑制活性的化合物，與CA-4 相似，抑制腫瘤細(xì)胞增殖，其IC50值為42 μM。由于A 環(huán)3 個(gè)甲氧基是最佳取代方式，3 個(gè)甲氧基能保持足夠的構(gòu)象靈活性，從而與微管蛋白更好地結(jié)合。因此現(xiàn)在的很多工作圍繞著對(duì)B 環(huán)的改造。利用Perkin 催化反應(yīng)對(duì)B 環(huán)進(jìn)行改造，合成了氰基取代的CA-4 衍生物18、19、20 和21，對(duì)四種化合物的體外抗腫瘤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Z 構(gòu)型的CA-4 衍生物對(duì)人大細(xì)胞肺癌細(xì)胞NCI-H460 及人結(jié)直腸腺癌細(xì)胞HCT-15 均表現(xiàn)出了明顯的抗增殖活性，是E 構(gòu)型細(xì)胞毒活性的1000 倍以上，同時(shí)口服生物利用度可達(dá)到40%以上。

為提高化合物的抗腫瘤活性，Kumar 等［19］嘗試對(duì)CA-4 的A 環(huán)進(jìn)行改造。利用高通量篩選技術(shù)發(fā)現(xiàn)當(dāng)引入吲哚環(huán)時(shí)，衍生物對(duì)7 種腫瘤細(xì)胞均具有明顯的細(xì)胞毒活性，利用ELISA 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)化合物22 的微管蛋白聚合抑制活性最強(qiáng)，當(dāng)濃度為30uM 時(shí)，該化合物對(duì)微管蛋白聚合抑制達(dá)100%。

前期研究發(fā)現(xiàn)，在結(jié)構(gòu)內(nèi)引入硅原子(Si)能夠顯著增加化合物的穩(wěn)定性和生物活性［20］。在此基礎(chǔ)上，Nakamura 等［21］通過(guò)改變CA-4 結(jié)構(gòu)中A 環(huán)、B 環(huán)以及Si 原子上的取代基，得到能夠顯著抑制乳腺癌細(xì)胞系MCF-7 的化合物，其中化合物23和24 對(duì)微管蛋白裝配的抑制率分別為66%和87%。構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，Si 原子取代CA-4 的碳-碳雙鍵(C =C)是新型微管蛋白聚合抑制劑的重要藥效基團(tuán)。

3.1.2 鹵代查爾酮類(lèi)化合物:近年來(lái)，采用鹵素取代查爾酮類(lèi)衍生物合成是新型靶向微管蛋白聚合抑制劑另一個(gè)研究方向。Nam NH 等［22］驗(yàn)證了查爾酮母核結(jié)構(gòu)中A 環(huán)上鹵素、羥基、甲氧基取代都會(huì)使查爾酮抗腫瘤活性增加，其中最有效的化合物是2-氯-2'，5'-二羥基查爾酮，其在低濃度時(shí)對(duì)腫瘤細(xì)胞的抑制率達(dá)到了60%以上。Dyrager C 等［23］采用醇醛縮合反應(yīng)將二鹵代乙酰苯和乙醛取代物在堿性環(huán)境中生成了十余種二鹵代查爾酮類(lèi)衍生物，均具有較強(qiáng)的體外抗腫瘤活性，其中化合物26、27是陽(yáng)性對(duì)照藥物長(zhǎng)春新堿抑制微管蛋白聚合活性的3 倍以上。

3.1.3 其他取代基團(tuán)的新型查爾酮衍生物:Vitorovic-Todorovi等［24］為提高抗腫瘤生物活性及生物利用度，對(duì)查爾酮母核的B 環(huán)進(jìn)行改造，合成出了一些新型查爾酮衍生物。其中利用查爾酮母核的B 環(huán)與α、β-不飽和羰基化合物反應(yīng)生成了幾十余個(gè)新型芳?；┧崛〈牟闋柾?lèi)化合物，經(jīng)過(guò)體外抗微管蛋白聚合活性評(píng)價(jià)發(fā)現(xiàn)，有14 種查爾酮衍生物表現(xiàn)出明顯的抗微管蛋白聚合活性，其中抑制作用最強(qiáng)的是化合物28，查爾酮A 環(huán)未經(jīng)取代，其IC50值為2.9 μM，且呈現(xiàn)劑量依賴(lài)性。

Salum 等［25］認(rèn)為與秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn)配體結(jié)構(gòu)相似的化合物對(duì)微管蛋白聚合抑制作用明顯。利用取代苯乙酮與乙醛通過(guò)羥醛縮合反應(yīng)生成B 環(huán)結(jié)構(gòu)各不相同的17 個(gè)查爾酮衍生物。構(gòu)效關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，B 環(huán)被4-N(CH3)2-C6H4取代的化合物29 與秋水仙堿的抑制活性相當(dāng)(IC50值為2.8 μM)。

3.2 新型鬼臼毒素類(lèi)衍生物

鬼臼毒素是從植物盾葉鬼臼中分離得到，可逆地與微管蛋白的秋水仙堿結(jié)合位點(diǎn)相結(jié)合，擾亂微管的動(dòng)態(tài)平衡和細(xì)胞的有絲分裂，從而發(fā)揮抗腫瘤作用。但該藥在人體水溶性差且有嚴(yán)重的不良反應(yīng)，不宜直接應(yīng)用于臨床，所以國(guó)內(nèi)外許多研究者對(duì)其母核進(jìn)行改造和結(jié)構(gòu)修飾，得到了新型鬼臼毒素類(lèi)衍生物，如依托泊苷(VP-16)、鬼臼噻吩苷(VM-26)。Castro 等［26］去掉鬼臼毒素的亞甲二氧基或改變環(huán)木酚素骨架的A 環(huán)的功能團(tuán)后得到19 個(gè)鬼臼類(lèi)似物，發(fā)現(xiàn)化合物33、34 對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞P-388、人肺癌細(xì)胞A549、人結(jié)腸癌細(xì)胞HT-29、黑素瘤細(xì)胞MEL-28 均具有明顯的細(xì)胞毒作用，IC50值均達(dá)到微摩爾級(jí)。Alam 等［27］運(yùn)用了三維構(gòu)效關(guān)系及分子對(duì)接方法對(duì)新合成的154 種鬼臼類(lèi)似物與微管蛋白的相互作用機(jī)制進(jìn)行了較為深入的研究，其中有48 種化合物對(duì)小鼠淋巴細(xì)胞性白血病細(xì)胞P-388 細(xì)胞的抑制活性強(qiáng)于鬼臼毒素(IC50值0.6 μM)，所建立的模型及結(jié)合能的計(jì)算對(duì)新藥設(shè)計(jì)具有一定指導(dǎo)意義。Reddy 等［28］在鬼臼毒素1-位引入4β-［(4-烷基)-1，2，3-三唑基團(tuán)，并將合成的新化合物對(duì)6 種腫瘤細(xì)胞進(jìn)行活性測(cè)試，發(fā)現(xiàn)化合物35、36、37、38 和39 具有顯著地細(xì)胞毒活性，特別是化合物35 對(duì)前列腺癌細(xì)胞PC-3 以及人喉癌上皮細(xì)胞Hep-2 的IC50值達(dá)到納摩爾級(jí)，這與后續(xù)使用的分子對(duì)接方法所得的結(jié)果一致，即對(duì)接打分結(jié)果越高，抑瘤活性越好。

3.3 其他新型微管蛋白聚合抑制衍生物

喹唑啉類(lèi)化合物是一類(lèi)重要的新型抗腫瘤藥，已進(jìn)入臨床應(yīng)用的埃羅替尼和吉非替尼等都是含喹唑啉母核的化合物。Spanò 等［29］利用增環(huán)反應(yīng)在異吲哚結(jié)構(gòu)的嘧啶環(huán)上引入吡咯并［3，4-h］喹唑啉，并對(duì)所合成的新化合物進(jìn)行體外活性評(píng)價(jià)及分子機(jī)制的研究，發(fā)現(xiàn)化合物40 和41 對(duì)5 種腫瘤細(xì)胞抑制活性最高，且誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡作用與線粒體凋亡依賴(lài)通路有關(guān)，此外喹唑啉類(lèi)化合物還可發(fā)揮抗有絲分裂活性和抑制微管蛋白的聚合活性。

Kamal 等［30］合成了含A、B、C、D 環(huán)的咪唑并［2，1-b］噻二唑取代的氧化吲哚衍生物，其中化合物42、43、44 可以通過(guò)阻滯微管蛋白的組裝，使細(xì)胞周期停滯于G2/M 期來(lái)發(fā)揮抗腫瘤細(xì)胞增殖，此外該雜環(huán)化合物還能升高細(xì)胞周期素-B1 蛋白的水平。

綜上所述，微管蛋白聚合抑制劑是臨床應(yīng)用較早且上市品種較多的抗腫瘤藥，其的廣泛應(yīng)用有效緩解了患者的病情，至今仍發(fā)揮著重要的作用。在過(guò)去的30 年中，為了找到高效的抗微管蛋白聚合抑制藥物，大量的化合物已被合成并進(jìn)行了生物活性測(cè)試，且已有數(shù)十種藥物進(jìn)入抗腫瘤的臨床應(yīng)用。然而由于抗腫瘤普遍具有活性低，且應(yīng)用時(shí)易誘發(fā)各種不良反應(yīng)，使臨床應(yīng)用受到很大限制。因此，研發(fā)高效、低毒的新型微管蛋白聚合藥物具有非常重要的意義。

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