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S1,自主知识产权的临床前Bcl-2蛋白抑制剂类抗肿瘤药物

已有 5787 次阅读 2008-5-4 14:25 |个人分类:研究进展

 Bcl-2蛋白,是拮抗和逆转恶性肿瘤永生性的最重要的分子靶点。Bcl-2蛋白的功能并不是正常细胞必须的。但是,很多肿瘤细胞系如70%的乳腺癌,30%-60%的前列腺癌,90%的结肠癌,100%的小细胞肺癌,以及淋巴细胞性、粒细胞性白血病细胞等都高表达Bcl-2基因。这是肿瘤细胞的基因特性赋予肿瘤细胞逃避凋亡,获得永生的特点。所以,特异性拮抗Bcl-2蛋白的药物,将通过诱导肿瘤细胞凋亡,终于实现高选择性、安全、高效、低痛苦抗癌的目标。

目前,以Bcl-2为靶点的抗肿瘤药物尚无上市产品,处于临床研究阶段的药物有以下三种:

2005年《自然》杂志(nature)上发表的由美国伊利诺州阿伯特实验室研发的ABT-737,是一种特异性Bcl-2蛋白抑制剂。目前该药处于临床I期试验中。

2007年美国科学院期刊PNAS上发表了由Gemin X公司研发的小分子Bcl-2抑制剂Obatoclax(GX15-070)。它对骨髓瘤细胞等具有明显的抑制作用。目前,该药物处于临床II期试验中。

美国Ascenta公司在2003年研发的Bcl-2抑制剂AT-101,即将进入临床III期试验。

张志超研究组获得的小分子S1, 是一个特异性结合Bcl-2蛋白的抗癌前药。相关文章发表于2007年权威杂志Chembiochem. 相关专利已经获得授权,专利号2004100504495。一经发表即被医药领域的国际权威杂志《Biodrugs》所发表的关于Bcl-2抑制剂类抗癌药的文章索引,被列入仅有的19Bcl-2抑制剂类临床前抗肿瘤药物的一种。

研究结果显示,S1具有高度的Bcl-2结合能力,能够嵌入到Bcl-2蛋白表面最重要的活性位点中。通过计算机计算获得的结合模式如图1所示。

S1在体内的抗肿瘤活性通过肝癌细胞H22移植的小鼠模型进行评价(表一)。以H22细胞皮下接种于中国昆明小鼠肩部。随机分为4组,每组10只。试验组0.01mg/kg0.1 mg/kg0.3 mg/kg体重隔日一次腹腔注射S1DMSO溶液,对照组以DMSO(溶剂)腹腔注射结果。连续给药14天。继续观察生命活动。小鼠死亡或处死后,取肿瘤组织和肝、肾进行组织切片染色观察。在剂量为0.3mg/Kg体重的给药组中,小鼠的生存期较对照组有明显的延长,肿瘤体积有达三分之一的消退。肿瘤组织切片经研究表明S1能够在体内诱导肿瘤细胞凋亡。而且,给药组肝肾切片研究表明,没有明显的验证侵润和坏死现象(见发表文章)。说明S1在抗肿瘤的同时没有明显的肝肾损害,安全性很高。

 

表一    S1对肝癌细胞H22移植小鼠的作用

                   剂量(mg/kg)       生存时间(天)   肿瘤体积(mm3

对照                                    8.5+2.5        398+176

                          0.01          9.9+2.8        387+232

                          0.1           9.6+3.7        313+151

                          0.3           22.5+8.0       106+174

 

尤其是通过荧光偏振实验,比较了S1与其它18Bcl-2抑制剂的活性。实验得到的竞争结合曲线(如图2所示),计算出S1Bcl-2的竞争结合常数达到310nmol/L。其他15种临床前药物的竞争结合常数均在1000nm/L以上,拮抗Bcl-2的能力远远低于S1。上述的3个处于临床期的药物,AT-101 500nmol/L,效果也略差于S1,只有 ABT-7371nmol/L)和Obatoclax 220nm/L)的Bcl-2结合力高于S1也就是说,在目前的19个临床前药物中,S1的活性位列第三。

而且,S1在较低浓度,作用培养的肿瘤细胞6小时后,就能有效的中和Bcl-2对促凋亡蛋白Bax的抑制作用,而已经进入临床II期的AT-101,在同样浓度作用下,24h后才开始诱导线粒体凋亡发生。图3。

S1研究中的各项实验数据表明,S1作为高亲和力的Bcl-2抑制剂,有望成为第一个自主知识产权的分子靶向抗癌新药。

1 计算机模拟有机小分子S1Bcl-2蛋白表面疏水凹槽的对接


2 基于荧光偏振检测方法,检测小分子化合物S1FAM-Bid肽段竞争结合Bcl-2蛋白的动力学常数

3  10μmol/L S1处理转染YFP-Bax的宫颈癌细胞Hela细胞6h,共聚焦显微镜扫描。绿色荧光显示Bax蛋白在S1作用下的细胞内分布,红色荧光为线粒体指示探针。

参考文献:Zhichao Zhang,  et al. A novel non-intercalator apoptosis-inducing organic compound via Bcl-2 protein and structure-based development of Bcl-2 inhibitor. Chembiochem 2007, 8: 113-121.



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