易鳳炎，周長林，顧覺奮*

（1. 中國藥科大學生命科學與技術(shù)學院，江蘇 南京 210009；2. 南通秋之友生物科技有限公司, 江蘇 南通 226200）

抗癌抗生素格爾德霉素衍生物17AAG的研究進展

易鳳炎1，2，周長林1*，顧覺奮1**

（1. 中國藥科大學生命科學與技術(shù)學院，江蘇 南京 210009；2. 南通秋之友生物科技有限公司, 江蘇 南通 226200）

格爾德霉素是一種苯醌安莎霉素類抗生素，有極強的抗腫瘤活性，其衍生物17AAG (17-丙烯胺-17-去甲氧基格爾德霉素)是格爾德霉素的17位甲氧基被烯丙胺基取代所得，與格爾德霉素相比，其毒性更低，抗癌活性更高。綜述17AAG的作用機制、治療應用、藥代動力學、毒性等研究進展。

17AAG；抗癌抗生素；作用機制；治療應用；藥代動力學; 毒性

格爾德霉素（geldanamycin, GA）是由一種吸水鏈霉菌（Streptomyces hygrocopicus）發(fā)酵產(chǎn)生的苯醌安莎類抗生素，最早于1970年由Deboer等從放線菌發(fā)酵液中分離得到，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)其具有抗癌活性。但臨床實驗發(fā)現(xiàn)GA體內(nèi)毒性較大，且缺乏穩(wěn)定性，故將其作為候選活性物質(zhì)。之后，Wrona等[1]對GA結(jié)構(gòu)進行改造，設計出其活性衍生物17-丙烯胺-17-去甲氧基格爾德霉素(17AAG，1)，又稱坦螺旋霉素（tanespimycin）。

1 17AAG的作用機制

起初研究發(fā)現(xiàn)，GA能抵抗癌基因編碼激酶如v-Src等引起的癌細胞增生和轉(zhuǎn)移。但GA并不是直接結(jié)合或抑制癌基因編碼激酶而發(fā)揮作用，而是特異性結(jié)合分子伴侶熱休克蛋白90（Hsp90，空間構(gòu)型見圖1），并抑制其ATP酶活性（見圖2）[1-3]，致使Hsp90的客戶蛋白失去活性、喪失穩(wěn)定性，甚至降解。而17AAG也能與Hsp90的氨基末端保守口袋結(jié)合，抑制其功能，導致其客戶蛋白（包括有絲分裂信號通路中的重要蛋白）降解，并且修飾改造后的17AAG與GA相比，毒性更低，臨床抗癌活性更高。除了與Hsp90相互作用外，17AAG還可能通過以下途徑發(fā)揮抗癌作用。

1.1 結(jié)合于線粒體細胞膜上電壓依賴性陰離子通道

Xie等[4]研究報道，17AAG可作用于線粒體外膜電壓依賴性陰離子通道（voltage-dependent anionchannel，VDAC），該作用不依賴于Hsp90，而是直接通過疏水作用與VDAC相互作用，促使細胞內(nèi)鈣離子濃度增加。

圖1 Hsp90空間構(gòu)型Figure 1 Spatial configuration of Hsp90

圖2 GA與Hsp90的相互作用Figure 2 Interaction between GA and Hsp90

1.2 與絲裂原活化細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2抑制劑協(xié)同作用

Walker等[5]研究表明，Hsp90抑制劑17AAG可與絲裂原活化細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2（mitogen activated extracellular regulated kinase 1/2，MEK1/2）抑制劑協(xié)同作用于CD95死亡受體的上游分子，殺死癌細胞。而且，MEK1/2抑制劑能增強17-AAG在胞內(nèi)的毒性，從而消滅無致癌性而有突變力的RAS基因。MEK1/2抑制劑與17-AAG的協(xié)同作用包括：①以Ca2+依賴方式增加胞內(nèi)Ca2+水平，促進細胞凋亡，并致使葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78/BiP）的表達下調(diào),且CRP78/BiP的過度表達會抑制胞內(nèi)Ca2+水平的增加；②上調(diào)胞內(nèi)活性氧簇（ROS）水平，而 CRP78/BiP的過度表達和Ca2+水平的下調(diào)會阻抑ROS水平上調(diào)；③激活CD95，從而抑制神經(jīng)酰胺的合成,而ROS或Ca2+水平的降低會導致CD95活性減弱。因此，誘導癌細胞胞內(nèi)Ca2+水平上調(diào)和CRP78/BiP功能的缺失，提高ROS水平，激活CD95而抑制從頭合成神經(jīng)酰胺通路，在MEK1/2抑制劑和17AAG協(xié)同殺滅癌細胞過程中扮演重要角色。

1.3 增強癌細胞中巰基介導的氧化應激

Scarbrough等[6]指出，17AAG是一種可促進體內(nèi)自由基形成的化學藥物，能增強癌細胞中巰基介導的氧化應激，提高癌細胞對其的敏感性。硫氧化還原蛋白還原酶抑制劑丁胱亞磺酰亞胺(BSO)和金諾芬聯(lián)合糖類代謝抑制劑2DG，能增強17AAG誘導癌細胞死亡，而這種聯(lián)合用藥所致毒性增強，也與谷胱甘肽（GSH）和硫氧還原蛋白（Trx）的氧化損害作用增加有關(guān)。該研究小組還詳細介紹了利用2DG和17AAG，通過增強人類乳腺和前列腺癌細胞中巰基依賴性的氧化應激，介導殺死癌細胞的假說機制。且實驗研究表明，在人體癌細胞中，使用化學增敏劑，靶向作用于GSH和Trx的代謝，是一種有效的癌癥治療策略。

1.4 阻斷缺氧誘導轉(zhuǎn)錄因子1α功能

Newman等[7]研究發(fā)現(xiàn)，小鼠淋巴瘤中缺氧誘導轉(zhuǎn)錄因子1α（HIF1α）在維護腫瘤干細胞（cancer stem cells，CSC）中起重要作用，而低劑量17AAG在體外可殺滅淋巴瘤CSC，在體內(nèi)則能阻斷Hsp90的客戶蛋白HIF1α的轉(zhuǎn)錄功能；17AAG優(yōu)先誘導細胞凋亡，可抑制小鼠淋巴瘤CSC和人急性骨髓白血病（acute myeloid leukemia，AML）CSC的集落形成能力，然而，低劑量17AAG不能阻抑淋巴瘤和AML細胞[非腫瘤干細胞(non-CSC)]的高度增殖。該研究小組揭示的17AAG對淋巴瘤的治療作用機制（見圖3）表明，17AAG可用作CSC靶向劑。

圖3 17AAG對非腫瘤干細胞無作用和對腫瘤干細胞抑制作用的分子機制

綜上，除了Hsp90以外，17AAG在體內(nèi)的抗癌作用靶點可歸納為:①HIF1α ；②VDAC；③Ca2+。

2 17AAG的治療應用

在美國，17AAG現(xiàn)已完成用于腫瘤治療的Ⅰ、Ⅱ期臨床試驗，其中用于治療復發(fā)性、難治性CD30陽性霍奇金淋巴瘤(HL)已完成Ⅱ期臨床研究[8]，Ⅲ期臨床試驗正在進行中。17AAG是目前在臨床研究中靶點明確的抗癌抗生素，既可單獨給藥，也可與其他藥物聯(lián)用，并增加適應證。

2.1 單獨給藥

Krishnamoorthy等[9]研究發(fā)現(xiàn)，作為Hsp90抑制劑，17AAG可導致Hsp90客戶蛋白不穩(wěn)定，并通過泛素/蛋白酶體途徑以及阻礙膜定位，促使受體酪氨酸激酶AXL降解。

Saif等[10]將17AAG制成納米乳劑CNF1010新劑型，并在Ⅰ期臨床試驗中用于35名實體瘤患者，結(jié)果顯示，其具體的最大耐受劑量（MTD）雖未明確，但可以確定不低于175 mg·m-2。

Giubellino等[11]在MTT Luc實驗中，給轉(zhuǎn)移性嗜鉻細胞瘤模型小鼠尾靜脈注射17AAG（每周3次），為期5周。結(jié)果，與對照組相比，給藥組模型小鼠的腫瘤轉(zhuǎn)移抑制效果顯著。該實驗研究表明，Hsp90是轉(zhuǎn)移性嗜鉻細胞瘤的治療靶點，其靶向治療，可能會使晚期嗜鉻細胞瘤患者受益。

現(xiàn)代腫瘤治療研究的一個主要趨勢是開發(fā)針對特定信號通路的藥物，目的是實現(xiàn)對癌細胞的選擇性殺傷，減少對正常組織的副作用。Schulz等[12]的研究表明17AAG可以用來拮抗Hsp90客戶蛋白遷移抑制因子（migration inhibitory factor，MIF），并將其作為多效性抗腫瘤候選藥物，其與辛二酰苯胺異羥肟酸（suberoylanilide-hydroxamic-acid，SAHA）共同作用的機制如圖4所示，其中，Hsp90固定客戶蛋白并保護它們避免正常降解，而17AAG通過阻斷Hsp90 的ATP結(jié)合位點，SAHA通過阻斷Hsp90脫乙酰，致使Hsp90-客戶蛋白復合物解離，并導致E3-泛素連接酶的釋放和活化，進一步引起Hsp90客戶蛋白降解。

圖4 17AAG和SAHA共同抑制MIF的機制Figure 4 Mechanism of inhibiting MIF by 17AAG and SAHA

2.2 與其他藥物聯(lián)用

帕妥珠單抗（pertuzumab）是一種人源化單克隆抗體，可通過結(jié)合表皮生長受體因子2（HER2/ErbB2），阻滯其與其他HER受體形成異二聚體，從而抑制腫瘤生長。Hughes等[13]在研究中發(fā)現(xiàn)，帕妥珠單抗可增強17AAG介導的對HER2/ErbB2的降解作用。HER2/ErbB2是一種重要的致癌基因蛋白，存在于乳腺癌、胃癌和卵巢癌等多種腫瘤組織中，因此17AAG可和帕妥珠單抗聯(lián)用治療這些癌癥。

Walker等[5]研究發(fā)現(xiàn)17AAG與MEK1/2抑制劑聯(lián)用能殺死胃腸道癌細胞，這一研究結(jié)果雖還未通過臨床試驗驗證，但提示，兩者聯(lián)用對胃腸道癌癥能產(chǎn)生一定療效。Lyer等[14]則報道，17AAG與多西紫杉醇聯(lián)合用藥，能治療早期惡性實體瘤，其療效已在臨床Ⅰ期試驗中得以驗證。Hubbard等[15]采用17AAG、吉西他濱和順鉑3藥聯(lián)合治療難治性實體瘤，其療效也已經(jīng)Ⅰ期臨床試驗驗證。Hirokazu等[16]通過實驗研究發(fā)現(xiàn)，17AAG與重離子輻射聯(lián)用，能有效控制人肺癌細胞。

3 17AAG的藥代動力學

目前抗癌藥物大多為低水溶性，而傳統(tǒng)上用來增溶的不同表面活性劑或有機溶劑存在突出的毒性問題，給抗癌遞藥系統(tǒng)的設計與制備帶來極大挑戰(zhàn)。Shin等[17]小鼠實驗中發(fā)現(xiàn)，納米級聚乙二醇-聚D,L-乳酸嵌段共聚物[poly (ethylene glycol)-block-poly(D,L-lactic acid)，PEG-b-PLA]載藥膠束具有良好的藥代動力學特性和高耐受性。其間，該研究小組將17AAG、紫杉醇（PTX）和雷帕霉素（RAP）分別單獨或兩兩或3藥同時載入此納米級PEG-b-PLA膠束中，并分別以高劑量（17AAG和PTX為60 mg·kg-1，RAP為30 mg·kg-1）和低劑量（17AAG和PTX為10 mg·kg-1，RAP為5 mg·kg-1）給小鼠尾靜脈注射，考察其藥代動力學。結(jié)果顯示，與單獨載有17AAG的膠束相比，兩兩或3藥同時載入的膠束其17AAG的AUC值增加，但其他藥代動力學參數(shù)值相近；3藥同時載入的膠束在高劑量下其中各藥的藥代動力學較相應各單藥膠束會有改變，而在低劑量下則無差異。

雖然在臨床前試驗中，紫杉醇和17AAG聯(lián)用顯現(xiàn)出較高的抗癌活性，與預期一致，但Ⅰ期臨床試驗中，兩藥聯(lián)用的療效卻并不理想。為此，Katragadda等[18]開展了研究，發(fā)現(xiàn)使用大量有機表面活性劑及溶劑增溶會導致藥物制劑產(chǎn)生嚴重的毒性問題，因此該研究團隊將17AAG和紫杉醇混合制成納米膠束，并通過動物實驗評估膠束給藥的可行性。其間，給移植人卵巢腫瘤的小鼠靜脈注射此納米膠束，并以相同劑量的各單藥二甲基亞砜（DMSO）制劑作對照。結(jié)果顯示，與單藥制劑組相比，膠束組小鼠的17AAG血藥濃度增加3倍以上，且4 h后，兩組小鼠血藥濃度均低于檢測限。這些數(shù)據(jù)為臨床前研究設計提供了關(guān)鍵指導，17AAG體內(nèi)分布研究也隨著其藥代動力學研究的開展現(xiàn)正在進行中。

4 17AAG的毒性

17AAG與多西紫杉醇聯(lián)用治療早期惡性實體瘤成人患者的一項Ⅰ期臨床試驗中，所有49名受試患者在一個療程治療期間出現(xiàn)的毒性反應中，最普遍的3～4級毒性反應是白血球減少癥、淋巴細胞減少癥和嗜中性白血球減少癥；雖然試驗中未能確定MTD，但觀察到了3種劑量限制毒性反應（dose-limiting toxicity，DLT)；由于受試者不能耐受基于DMSO的17AAG制劑帶來的延遲毒性，從而使劑量遞增實驗止步于給藥劑量：多西紫杉醇為75 mg·m-2和17AAG為650 mg·m-2[14]。

在另一項Ⅰ期臨床試驗中，17AAG、吉西他濱和順鉑聯(lián)用治療難治性實體瘤，并選擇39例受試患者作為毒性和應答的評價對象。結(jié)果，采用“3+3”劑量遞增方案所測17AAG、吉西他濱和順鉑的MTD分別是154、750和40 mg·m-2，在高劑量下觀察到的DLT包括嗜中性白血球減少癥、高膽紅素血癥、脫水、谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶（GGT）升高、低鈉血癥、惡心、嘔吐和血小板減少癥[15]。

5 小結(jié)與展望

綜上所述，Hsp90抑制劑的靶向治療及與其他抗腫瘤藥物聯(lián)用是當今臨床腫瘤治療研究的熱點，靶向藥物已成為了抗腫瘤藥物發(fā)展的風向標[19]。雖然Hsp90抑制劑用作抗腫瘤藥物還有諸多不足之處，但其可作為前體藥物，經(jīng)結(jié)構(gòu)修飾與改造，開發(fā)出新型抗腫瘤藥物。格爾德霉素衍生物17AAG便是在Hsp90抑制劑格爾德霉素的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上改造而成的新型抗腫瘤藥物，與格爾德霉素相比，其毒性降低，穩(wěn)定性提高，已進入Ⅱ、Ⅲ期臨床研究階段，是臨床上極具開發(fā)價值的新藥。然而，與其他抗腫瘤藥物一樣，17AAG給藥系統(tǒng)成為難題，亟需開發(fā)具有更為優(yōu)良的藥代動力學特性和高效低毒的新劑型。此外，17AAG有待被探討與其他抗腫瘤藥物聯(lián)用，以克服自身的毒副作用以及擴大治療范圍和提高療效。

初步的臨床試驗結(jié)果表明，17AAG對甲狀腺癌、結(jié)腸癌、直腸癌、肺癌[16]、乳腺癌[20]，胃癌[21]和卵巢癌等多種癌癥均有治療作用，具有安全性高、抗癌譜廣、不易耐藥、副作用小、高效等特點。隨著17AAG作用機制的逐漸清晰，可嘗試將其與具不同作用機制的藥物聯(lián)用治療腫瘤，以達到更好的療效，在臨床上減輕癌癥病人的痛苦，為人類健康做出貢獻。相信，隨著生命科學技術(shù)的飛速發(fā)展，Hsp90抑制劑17AAG展現(xiàn)的靶向治療作用，必將推動格爾德霉素衍生物的開發(fā)與應用，為更多腫瘤患者帶來福音。

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·世界上市新藥·

WORLD NEW DRUG APPROVALS

Advances on Anticancer Antibiotic Geldanamycin Derivative 17AAG

YI Fengyan1,2, ZHOU Changlin1, GU Juefen1

(1. School of Life Science and Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing 210009, China; 2. Nantong QZU Bioscience & Biotechnology Co.Ltd,, Nantong 226200, China)

Geldanamycin is a benzoquinone ansamycin antibiotic with strong anti-tumor activity. Its derivative 17AAG (17-allylamino-17-demethoxy-geldanamycin) is obtained by substituting allylamine for geldanamycin’s 17-methoxy, which has shown lower toxicity and higher antitumor activity, compared with geldanamycin.The advances on the mechanism of action, therapeutic use, pharmacokinetics and toxicity of 17AAG were reviewed.

17-AAG; anticancer antibiotic; mechanism of action; therapeutic use; pharmacokinetics; toxicity

R979.14

A

1001-5094（2015）08-0598-05

接受日期：2015-06-19

*通訊作者：周長林，教授；

研究方向：微生物制藥；

Tel：025-83271323； E-mail：cl_zhou@cpu.edu.cn

**通訊作者：顧覺奮，教授；

研究方向：微生物制藥；

Tel：025-86200377； E-mail：yqyan1@126.com