對新生血管形成有阻斷功能的多肽化合物及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多肽化合物及其應(yīng)用，特別是一種可以阻斷新生血管形成并有效地抑制實體瘤生長的多肽化合物及其應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]腫瘤是嚴(yán)重威脅人類生命的常見病和多發(fā)病，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，生活、工作環(huán)境的改變，人群腫瘤的患病率有升高趨勢。如今其死亡率僅次于心腦血管病而位居第二，已經(jīng)成為人類死亡的主要病因。我國每年腫瘤新生患者不斷增加，死于惡性腫瘤的人數(shù)也不斷增加，全球腫瘤發(fā)病率更是逐年上升。鑒于此，尋求高效低副作用的新型的預(yù)防和治療腫瘤的藥物有著重要的現(xiàn)實和社會意義。
[0003]在抑制和治療腫瘤發(fā)生上，傳統(tǒng)的方法包括物理治療與化學(xué)治療。物理治療主要指放射療法和手術(shù)摘除等。放射治療對身體其他正常組織損害較大，手術(shù)摘除亦存在物理損傷和提高癌細(xì)胞釋放和轉(zhuǎn)移的風(fēng)險。化學(xué)治療又稱化療，采用化學(xué)藥物直接破壞或殺傷癌細(xì)胞，如烷化劑類抗腫瘤藥，抗代謝類抗腫瘤藥，抗生素類抗腫瘤藥，激素類等。烷化劑(環(huán)磷酰胺、塞替派、司莫司汀、鹽酸氮芥等)屬于細(xì)胞毒類藥物，又稱生物烷化劑(B1alkylating agents)，在體內(nèi)能形成碳正離子或其他具有活潑的親電性基團的化合物，進而與細(xì)胞中的生物大分子(DNA，RNA，酶)中含有豐富電子的基團(如氨基，巰基，羥基，羧基、磷酸基等)發(fā)生共價結(jié)合，使其喪失活性或使DNA分子發(fā)生斷裂，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡，抗腫瘤活性強，但在實際臨床應(yīng)用上其對患者引起的惡心、嘔吐副作用嚴(yán)重；抗代謝類抗腫瘤藥(阿糖胞苷、甲氨蝶呤、羥基脲等)，其主要作用是與合成正常代謝物所必需的酶相結(jié)合，從而干擾核酸的合成，抑制腫瘤細(xì)胞的生長和增殖，但由于腫瘤組織與正常組織的代謝過程無明顯質(zhì)的差別，因此抗代謝藥的選擇性較差，對增殖較快的正常組織如骨髓、胃腸道粘膜、生殖系統(tǒng)和毛發(fā)等都有相當(dāng)?shù)亩拘?；抗生素類抗腫瘤藥，一類是直接與DNA交叉結(jié)合，破壞DNA結(jié)構(gòu)與功能，阻止DNA復(fù)制的抗生素，如絲裂霉素、博萊霉素等。另一類是嵌入DNA中干擾模板功能，抑制RNA合成的抗生素，如放線菌素D、正定霉素、阿霉素等，這些為細(xì)胞周期非特異性藥物，廣泛用于對癌癥的治療。激素類(地塞米松、法樂通氨、氨魯米特、氟他胺等)抗腫瘤藥使用的局限性較大，一般通過改變體內(nèi)激素水平，對激素依賴性的腫瘤進行抑制。此外，還有一些天然來源抗腫瘤藥(長春花堿酰胺、喜樹堿、紫杉醇、高三尖杉酯堿等)，這類藥物多作用于細(xì)胞分裂的Μ期，阻止有絲分裂，使癌細(xì)胞致死；還有一些鉑類抗腫瘤藥物等，現(xiàn)今用的較多的鉑類藥物如順鈾，其類似于雙功能烷化劑，可抑制DNA的復(fù)制來達(dá)到抑制腫瘤細(xì)胞生長的目的，但其具有較大的毒性，對患者副作用較大。因此化療治療在殺傷癌細(xì)胞的同時也會對正常體細(xì)胞有較強的殺傷作用，化療在起到治療腫瘤患者的同時，藥物的耐藥性以及其對患者引起的毒性和副作用也不容忽視。
[0004]以上所述對腫瘤治療的機制主要是通過物理化學(xué)方法直接殺死腫瘤細(xì)胞，這些方法往往會因為腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移擴散和產(chǎn)生耐藥性等而不能徹底治療腫瘤，由于原發(fā)腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移是依賴于新血管生成的，所以近年來抗腫瘤新生血管療法越來越得到重視，其機理是通過拮抗血管生成因子，發(fā)揮高效抗腫瘤作用。腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移是腫瘤治療失敗的主要原因，以腫瘤的血管生成的各個環(huán)節(jié)及其發(fā)生過程中的生化改變作為治療靶點，可以有效地阻止腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移。因此，以腫瘤新生血管為靶點來抑制腫瘤生長正好可以解決傳統(tǒng)物理和化學(xué)療法上的不足，從根本上解決腫瘤細(xì)胞因轉(zhuǎn)移而復(fù)發(fā)的狀況。近些年來，抗腫瘤血管生成療法顯示了良好的應(yīng)用前景，它與傳統(tǒng)療法作用機制的互補性，為腫瘤的治療提供了一個新的有效途徑。所以，以腫瘤新生血管生成作為靶點開發(fā)和研究抑制腫瘤的藥物，是當(dāng)今抗腫瘤藥物研究最活躍的領(lǐng)域之一。目前以促血管形成因子為靶位點已經(jīng)開發(fā)了多種抑制劑藥物，其中以血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)及其受體為主。但因為腫瘤血管生成是一個多步驟過程，受多種分子和多種信號途徑的調(diào)控，單一位點的抑制藥物常常達(dá)不到理想的結(jié)果。所以采用多位點，多途徑的方案來抑制新生血管形成成為一個新的突破點。
[0005]新生血管形成是從既有的血管上生長出新的血管，這個過程主要依賴于血管內(nèi)皮細(xì)胞的迀移、增殖，重組和管腔的形成，是促血管形成因子(VEGF、TOGF等)和抑制血管形成因子協(xié)調(diào)作用的結(jié)果。首先，血管內(nèi)皮細(xì)胞上的促血管形成因子受體被激活；其次，活化的內(nèi)皮細(xì)胞開始釋放蛋白酶來降解基底膜；然后，內(nèi)皮細(xì)胞迀移并增殖并形成周圍基質(zhì)及萌芽狀機構(gòu)；進而芽狀機構(gòu)擴大形成環(huán)形，最后形成完整的血管腔。異常的血管生成是腫瘤的一個顯著標(biāo)志。1787年，Johon Hunter首次用血管生成(ang1genesis)—詞描述血管新生的過程；1971年，Judah Folkman提出“腫瘤的生長和轉(zhuǎn)移都依賴于新生血管的生成”的觀點。迄今，大量研究表明，實體瘤的生長和轉(zhuǎn)移都伴隨著新生血管的生成。研究發(fā)現(xiàn)，維持原發(fā)腫瘤的生長必須有新生血管提供氧氣和養(yǎng)料，運走代謝產(chǎn)生的有害物質(zhì)，而且還以旁分泌形式刺激腫瘤的生長，促進腫瘤細(xì)胞進入血液循環(huán)，從而向其他組織器官浸潤轉(zhuǎn)移。如果能有效抑制新生血管的形成，便切斷了腫瘤細(xì)胞生長所需的營養(yǎng)物質(zhì)，從而限制了腫瘤的生長，促使腫瘤細(xì)胞的壞死。腫瘤細(xì)胞與血管細(xì)胞可相互作用，腫瘤細(xì)胞能夠分泌血管內(nèi)皮細(xì)胞生存和增殖因子如bFGF、VEGF等，其中最主要的是VEGF。VEGF在內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、迀移和血管構(gòu)建中起著重要的作用，其通過與兩個高親和力的受體結(jié)合發(fā)揮其促內(nèi)皮細(xì)胞增殖以及促血管通透性增加的生物學(xué)功能。VEGF在個體胚胎發(fā)育及成年個體的心臟、肺臟、骨骼組織中均有表達(dá)，在創(chuàng)傷和大多數(shù)腫瘤(包括實體瘤和血液系統(tǒng)瘤)的生長過程中有高度表達(dá)；并且，VEGF調(diào)控腫瘤血管的生成受整合素信號的調(diào)控。另一方面，大多數(shù)基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)的表達(dá)活化與腫瘤的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移存在正相關(guān)，在惡性腫瘤中MMP經(jīng)常過度表達(dá)，其主要通過以下3方面促進腫瘤的轉(zhuǎn)移:①降解細(xì)胞外基質(zhì)，從而解除阻止腫瘤轉(zhuǎn)移的第一道屏障促進新生血管的形成；③調(diào)節(jié)細(xì)胞粘附等。所以抑制血管生長因子或MMP活性都可達(dá)到控制腫瘤的效果。目前針對腫瘤新生血管抑制劑類的藥物研究主要有:①抑制基底膜降解的藥物，由于基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)和金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)是細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解代謝平衡調(diào)節(jié)中兩個重要的因素，金屬蛋白酶抑制劑，如 marimastat (BB-2516)、batimastat (BB-94)、neovastat (AE-941)等，能阻斷胞外基質(zhì)的降解，進而抑制腫瘤的轉(zhuǎn)移和血管的新生；②直接抑制內(nèi)皮細(xì)胞的藥物，如內(nèi)皮抑素(endostatin)、TNP470、A_4Prodrug等，此類藥物直接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞，使之在細(xì)胞增殖過程中受阻，從而達(dá)到抑制腫瘤新生血管的作用；③針對血管生長因子的藥物，如SU-5416和IFN-α等，多數(shù)通過抑制血管內(nèi)皮生長因子受體信號以及阻斷血管內(nèi)皮生長因子的產(chǎn)生，從而有效地控制腫瘤的發(fā)展；④另外還有抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性整合素的藥物，其通過作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞特異性整合素配基的結(jié)合部位，抑制整合素的信號通路并進而抑制腫瘤新生血管的生成。
[0006]與傳統(tǒng)的腫瘤治療相比，腫瘤血管生成抑制劑具有如下優(yōu)點:①藥物可通過血液系統(tǒng)輸入到靶位點(靶細(xì)胞為血管內(nèi)皮細(xì)胞)具有廣譜效應(yīng)；③藥物可針對于多種腫瘤類型；④血管內(nèi)皮細(xì)胞突變少，產(chǎn)生耐藥性的可能性?。虎萦盟幎靖弊饔眯〔⒖陕?lián)用其他治療方法等。
[0007]近些年來，血管內(nèi)皮細(xì)胞黏附分子對腫瘤血管生成的作用越來越受到關(guān)注。細(xì)胞黏附分子主要包括4個家族:整合素(integrin)、|丐聯(lián)蛋白(cadherin)、選擇素(selectin)及免疫球蛋白樣蛋白(immunoglobin-like protein)。其中，整合素家族是一類介導(dǎo)細(xì)胞和細(xì)胞之間以及細(xì)胞和基質(zhì)之間相互識別的跨膜粘連蛋白分子，每個整合素成員是由α和β兩亞基組成的異二聚體。目前，在哺乳動物中共發(fā)現(xiàn)18種α亞基和8種β亞基，它們相互組合可形成24種不同的整合素分子，并且?guī)缀跛胁煌M織的細(xì)胞上都有一種或幾種整合素分子表達(dá)。整合素的活性由穿膜雙向信號通路調(diào)控，其激活后可以識別并結(jié)合胞外配基，介導(dǎo)細(xì)胞的粘附和迀移；而配基的結(jié)合可以誘導(dǎo)胞內(nèi)多種調(diào)控信號，從而進一步調(diào)控細(xì)胞形態(tài)，生長，分化和凋亡等。整合素作為一類具有信號轉(zhuǎn)導(dǎo)功能的細(xì)胞表面粘附分子，與腫瘤的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。整合素能與細(xì)胞內(nèi)多種信號分子相互協(xié)調(diào)，從多方面影響腫瘤的增殖、侵襲和轉(zhuǎn)移等過程。腫瘤的發(fā)生與發(fā)展是一個多因素參與、多步驟演進的復(fù)雜過程，而整合素參與了其中的多個步驟，并扮演著重要的角色。整合素能夠與多種生長因子、細(xì)胞因子受體和多種重要信號蛋白分子相互作用，調(diào)節(jié)著腫瘤細(xì)胞的增殖、粘附、侵襲和轉(zhuǎn)移等生物學(xué)行為，并