肿瘤分子靶向药物分类及作用机制

中国实用外科杂志2010年7月第30卷第7期文章编号：1005-2208（2010）07-0526-04肿瘤分子靶向药物分类及作用机制王雅杰，王宁【摘要】分子靶向治疗与传统化疗的作用机制和副反应不同，是针对肿瘤特殊的分子靶点而起到个体化治疗的作用，对正常组织的毒副反应轻微。10年来，由于靶向治疗独特的作用机制，使肿瘤的治疗模式有了根本性的改变。单克隆抗体和小分子化合物是最重要的两类靶向治疗药物，其作用主要是对酪氨酸受体激酶（RTKs）和非受体激酶、抗血管生成、细胞外基质蛋白酶等方面的抑制。【关键词】肿瘤；分子靶向治疗中图分类号：R6文献标志码：ATypesoftumormoleculartargetedtherapiesandmechanismsofactionWANGYa-jie，WANGNing.DepartmentofOncology,ChanghaiHospital,theSecondMilitaryMedicalUniversity,Shanghai200433,ChinaCorrespondingauthor：WANGYa-jie，E-mail:[e-mail]ofactionandtoxicitiesofmoleculartargetedtherapiesdifferfromthoseoftraditionalcytotoxicchemotherapy.Thetherapieshaveexpandedtheconceptofindividuallytailoredcancertreatmentbecausesomeofthedrugsmaybeeffectiveinpatientswhosecancershaveaspecificmoleculartargetalsoresultinginlesstoxicitytohealthycellsinthebody.Theirdistinctmechanismsofactionhavesignificantlychangedthetreatmentofcanceroverthepast10years.Thetwomaintypesoftargetedtherapiesaremonoclonalantibodiesandsmallmoleculeinhibitorsthattheywouldinhibitreceptortyrosinekinases(RTKs),nonreceptorkinases,theangiogenicmolecules,theenzymesinvolvedinextracellularmatrixdegradation.Keywordstumor;moleculartargetedtherapies恶性肿瘤的发病率在我国呈逐年递增态势。手术切除仍然是早期恶性肿瘤的主要治疗手段，对于晚期病人，往往需要化疗预防或治疗远处转移。传统的化疗是针对细胞的DNA、RNA或蛋白质，其作用强度与细胞的增殖比率相关，即细胞增生速度越快，药物的杀伤能力越强。因多数肿瘤细胞的增殖速度快，所受的打击大。但是，正常的消化道黏膜和骨髓造血细胞，特别是白细胞的增生也很活跃，化疗后所引起的损伤也较严重，如白细胞缺乏、口腔黏膜炎，呕吐和腹泻等症状，严重者会影响化疗的进行，甚至会因此而终止化疗。分子靶向药物是针对影响肿瘤细胞内的信号转导、细胞周期的调控、细胞凋亡的诱导、血管生成以及细胞与胞外基质的相互作用的某一个蛋白质的分子，一个核苷酸的片段，或者一个基因产物而设计的。这些物质与肿瘤的发生和发展明确相关，在正常组织不表达或低表达。对肿瘤细胞有高度特异性，对正常组织无损伤或损伤较轻。这种治疗的问世，不但使肿瘤的治疗模式有了根本性改变，并且得到迅速发展。目前，全球上市的抗肿瘤分子靶向药物已达30余种，100余种正在进行临床研究。已上市的分子靶向药物主要针对肿瘤细胞表面的靶点（抗原或抗体），如细胞膜分化相关抗原（CD20、CD33、CD52、CD117等），细胞信号转导分子如表皮生长因子及其受体和血管内皮生长因子及其受体上的酪氨酸激酶，法尼基转移酶以及基质金属蛋白酶等。按分子质量可将其分为大分子的单克隆抗体和小分子化合物二大类。1单克隆抗体单克隆抗体分为裸单抗（以下简称单抗）和修饰的单抗。单抗抑制肿瘤生长的主要机制是依赖其诱导的免疫效应，即抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用（ADCC效应）聚集和活化宿主的效应细胞、通过补体介导的细胞毒作用（CDC效应）、阻断受体-配体的相互作用以及诱导细胞凋亡等机制杀伤肿瘤细胞。修饰的单抗自身不再具有裸抗体的免疫效应和直接杀伤肿瘤的作用，而是通过自身对肿瘤抗原的识别，将偶联上的放射性同位素、毒素、药物、酶等带至肿瘤局部，起到特异性载体作用。1.1裸单抗1997年第一个问世的抗肿瘤分子靶向药物利妥昔（rituximab，美罗华）就是针对CD20的单抗，与化疗联合使淋巴瘤的治疗步入了新的时代。之后又陆续上市了抗表皮生长因子受体⁃2（HER⁃2）的曲妥珠单抗（trastuzumab）、抗血管内皮生长因子（VEGF）的贝伐珠单抗（bevacizumab）、抗表皮生长因子受体（EGFR）的西妥昔单专题笔谈肿瘤靶向药物治疗基金项目：上海市重点学科（编号B905）资助作者单位：第二军医大学长海医院肿瘤科，上海200433通讯作者：王雅杰，E-mail:[e-mail]··526中国实用外科杂志2010年7月第30卷第7期抗（cetuximab）和帕尼单抗（panitumumab）等。单抗通过识别肿瘤细胞表面的靶抗原而起到特异性杀伤作用。理想的靶抗原应稳定、均一地表达于多种肿瘤细胞表面，可以被相应的抗体识别，而在正常组织不表达或低表达，很少或缺乏可溶形式的抗原，该抗原在肿瘤的形成及发展过程中发挥功能。最常用的靶抗原为生长因子或相应受体，单抗通过阻断内源性配体与受体的结合，抑制受体蛋白酪氨酸激酶的磷酸化，从而抑制下游的信号转导，抑制肿瘤细胞的增生和血管形成。受体的两个主要区域发挥着相应的作用：配基结合区确保配基的特异性，效应区在配基结合受体后起动，产生信号级联反应。如受体酪氨酸激酶（PTK）与细胞外配体（ligand）结合后，在膜内二聚化，从而使激酶磷酸化，后者再使其他蛋白磷酸化从而启动信号转导通路，影响转录的变化。临床治疗用单抗分为嵌合性、人源性和全人性三种。嵌合抗体为鼠源抗体的可变区与人源抗体恒定区融合构成，完全保留了鼠源抗体的亲和力，同时去除了产生免疫原性的主要片段Fc，并增强了抗体Fc段的效应功能。人体会对嵌合性单抗中的鼠源成分产生人抗鼠抗体反应（HAMA），对外源的单抗起中和作用，从而降低疗效，并可导致过敏反应。人源化单抗是利用点突变技术将鼠源抗体中决定抗体特异性的高变区或互补决定簇区（CDR）移入人源抗体的框架区，构建成人源化抗体，鼠源成分进一步减少。全人性单抗是利用人源抗体库、转基因鼠及利用抗体工程技术去除导致T细胞反应的肽段等技术制备的全人抗体，100%为人源序列，避免了HAMA反应。第一个上市的抗肿瘤单抗美罗华是利用基因工程技术将鼠源CD20抗体的可变区与人IgG1恒定区连接构成的嵌合性单抗，通过与B淋巴细胞上的CD20结合，引发B细胞溶解的免疫反应。细胞溶解的可能机制包括补体依赖性细胞毒性（CDC）和抗体依赖性细胞毒性（ADCC）。此外，体外研究证明，利妥昔单抗可使药物抵抗性的人体淋巴细胞对一些化疗药的细胞毒性敏感，同时直接诱导肿瘤细胞产生caspase非依赖性凋亡。CD20是B细胞的特异表面分子，与细胞生长和分化有关。95%以上的B细胞非霍奇金淋巴瘤中存有CD20抗原。利妥昔单抗在CD20+的B细胞淋巴瘤中的应用取得令人鼓舞的疗效，大大改善了弥漫性大B细胞淋巴瘤（DLBCL）病人的预后,也改善了滤泡性淋巴瘤（FL）病人的生存［1］。西妥昔单抗是鼠抗EGFR抗体的Fv区与人IgG1重链和κ轻链恒定区构成的嵌合性IgG1单抗，帕尼单抗是完全人源性抗EGFR单抗。两者都与内源性的配体竞争结合EGFR的胞外区，抗原抗体结合后的复合物内化，而并不活化内在的酪氨酸激酶活性，同时下调了细胞表面的受体。因此，EGFR信号转导通路被阻断。EGFR在许多肿瘤中过表达和（或）突变，它的异常表达与细胞增殖、新生血管生成、肿瘤的侵袭和转移以及病人的预后密切相关。抗EGFR抗体可以抑制细胞增长，诱导其凋亡，减少肿瘤血管生成而抑制转移。临床研究显示抗EGFR单抗的疗效与k⁃ras基因的状态相关，k⁃ras基因突变后会自发激活RAS⁃Raf传导通路，而不再受EGFR的调控。这在晚期结直肠的治疗中得以证实。西妥昔单抗和帕尼单抗与化疗联合都能明显延长k⁃ras野生型病人的无进展生存时间，而对k⁃ras突变型无效［2-3］。曲妥珠单抗是鼠源抗HER⁃2单抗4D5的CDR区移植入人IgG1的框架区构成的人源化单抗，靶向结合HER⁃2蛋白的细胞外区，通过减少PI3K、MAPK等信号通路的传导，杀伤肿瘤细胞，诱导细胞凋亡。HER⁃2在多种人类肿瘤中过度表达，如乳腺癌（25%~30%）、卵巢癌（25%~32%）、胃癌（20%~25%）等。过度表达的原因主要是HER⁃2基因扩增（95%）或转录增多（5%）。研究显示HER⁃2扩增与乳腺癌临床预后不良之间显著相关，化疗的基础上联合曲妥珠单抗使乳腺癌和胃癌的生存得到明显改善［4］。贝伐珠单抗也是人源化单克隆抗体，该抗体靶向结合VEGF，阻断VEGF与VEGFR1及VEGFR2的结合，从而阻断了血管生成的信号。VEGF是肿瘤血管生成最关键的刺激因子，其高表达刺激血管新生，导致肿瘤较早地复发及转移。贝伐珠单抗能抑制肿瘤血管的再生，使已形成的肿瘤血管正常化，并减少肿瘤血管的外漏。与化疗联合使晚期结肠癌病人的生存有所改善［5］。但该药单独应用，无明显的抗肿瘤效果，推测其抗瘤作用可能主要通过使肿瘤血管正常化和减少血管液体外漏后，使化疗药物能有效地进入肿瘤组织，起到与化疗协同的作用。上述单抗除帕尼单抗外，都属于IgG1单抗类，除直接的抗肿瘤组织外，CDC及ADCC效应也对肿瘤的杀伤起到很大帮助。帕尼单抗是IgG2类单抗，目前还没有证实有CDC及ADCC效应。1.2修饰性单抗修饰性单抗多采用放射性同位素进行修饰，如标记90钇抗CD20的替伊莫单抗（ibritumomab）和标记131碘抗CD20的托西莫单抗（tositumomab），通过单抗载体将同位素运至肿瘤局部，起到放射杀伤肿瘤细胞的作用，对恶性淋巴瘤有较好的疗效。抗肿瘤药物也可通过修饰的单抗高浓度积聚在有特异抗原的靶细胞，起到杀伤肿瘤细胞的作用。吉妥单抗（gemtuzumab）是偶联由烯二炔类抗肿瘤抗生素calicheamicin靶向结合CD33的人源化单抗。80%的急性髓性白血病病人的髓系未成熟细胞表达CD33，在成熟造血祖细胞表面也表达，但正常干细胞不表达。该药物与CD33结合后被细胞迅速内化，在溶酶体的酸性pH条件下释放出活性药物calicheamicin，使双链DNA裂解，抑制肿瘤增殖。2小分子化合物2.1酪氨酸激酶抑制剂（TKI）小分子酪氨酸激酶抑制剂通过抑制酪氨酸胞内区特异的受体酪氨酸残基磷酸化，从而抑制下游的信号转导通路。酪氨酸激酶一类具有酪氨酸激酶活性的蛋白质，能催化ATP上的磷酸基转移到许多··527中国实用外科杂志2010年7月第30卷第7期重要蛋白质的酪氨酸残基上，使其发生磷酸化。蛋白酪氨酸激酶在细胞内的信号转导通路中占据了十分重要的地位，调节着细胞体内生长、分化、死亡等一系列生理过程。超过50%的原癌基因和癌基因产物都具有蛋白酪氨酸激酶活性，它们的异常表达将导致细胞增殖调节发生紊乱，进而导致肿瘤发生。此外，酪氨酸基酶的异常表达还与肿瘤的侵袭和转移、肿瘤新生血管的生成、肿瘤的化疗抗性密切相关。TKI的代表药物为2001年诺华公司研发的针对酪氨酸激酶Bcr⁃Abl和c⁃kit的抑制剂格列卫(