海洋藥物的研究進展課件

1、海洋藥物的研究現狀及發(fā)展趨勢制作人：王園園 張元森框架結構 海洋藥物的發(fā)展趨勢海洋生物海洋生物活性物質及分類海洋藥物的研究現狀其他藥物的研究海洋生物毒素的研究抗腫瘤藥物的研究對心血管藥物的研究一、前言疑難病癥藥品及新藥的研發(fā)將目光轉向海洋海洋是一個巨大的資源寶庫。隨著環(huán)境惡化、生態(tài)環(huán)保的意識加強，人們回歸自然的愿望日益強烈。傳統(tǒng)的新藥研究方式和領域很難滿足社會的需求,海洋生物資源成了醫(yī)藥學家關注的一個新的熱點,并期待從中獲得新的藥理活性物質和藥物。二、海洋活性物質的分類及研究提取海洋天然產物主要包括:多糖、多肽、脂肪酸、生物堿、皂苷、菇類、大環(huán)聚酯類、聚醚類等化合物,具有化學結構的復雜性多樣性

2、及高的生物活性等突出特點,是篩選新藥最豐富的資源。液相色譜分離法是海洋天然活性物質蛋白質、多膚、多糖、低聚糖、核普酸等的分離純化的重要方法,尤其是繼HPLC出現之后。三、目前國際上海洋藥物的研究及大致分類1 海洋毒素的研究2 抗腫瘤藥物的研究3 抗病毒藥物的研究4 對心血管作用藥物的研究5 其他藥物的研究海洋生物毒素的主要種類（1）多肽類毒素海洋多肽類毒素是海洋生物毒素中毒性最強的毒素，它特異地作用于離子通道或分子受體的亞型，從而具有特定的生理活性，如鎮(zhèn)痛、強心、降壓、抗病毒、麻醉等 因此，海洋多肽類毒素已成為臨床用藥物的重要來源;同時，海洋多肽類毒素作為分子探針，也是神經科學上用于研究離子通

3、道或分子受體亞型結構與功能的強大具 比較有代表性的海洋多肽類毒素包括:芋螺毒素、海葵毒素、水母毒素等。海洋生物毒素的主要種類（2）聚醚類海洋生物毒素的化學結構類型十分特殊，且各類毒素的化學結構差異極大，其中聚醚類毒素是近年來的研究中最突出的一種海洋毒素 聚醚類毒素是一類化學結構獨特、毒性強烈并具有廣泛藥理作用的天然毒素，它對神經系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、心血管系統(tǒng)等具有較高的選擇作用 其中代表性的毒素有西加毒素、巖沙海葵毒素、刺尾魚毒素等。2.抗腫瘤藥物的研究美國NCI每年篩選3萬種以上抗腫瘤藥物,其中來自海洋生物的占5%,發(fā)現有抗腫瘤活性的約1%,可見從海洋生物中尋找抗腫瘤藥物的潛力很大。目前,已知結

4、構的具有抗腫瘤活性物質主要來源于藻類、海綿及珊瑚等海洋生物。已發(fā)現的眾多海洋毒素具有很強的抗腫瘤活性,如巖沙?？舅匾蕴厥獾淖饔梅绞阶饔糜诩毎?具有強抑瘤活性。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例苔蘚抑素bryostatin-1大環(huán)內酯類化合物苔蘚抑素bryostatin-1,分離自海洋苔蘚蟲門的Bugula neritina,它有20多種類似物,結構上的區(qū)別主要在C-7與C-20。最早發(fā)現其對鼠P388淋巴性白血病細胞有強的抗腫瘤活性,后來發(fā)現在體內外對多種實體瘤及白血病均具有較強的抗腫瘤活性。Bryostatin-1是一種強的蛋白激酶C(PKC)的激動劑,在納摩爾級濃度下就可以激活PKC的亞型。該化

5、合物具有強的抗腫瘤作用,許多研究小組對其抗腫瘤作用的機制及臨床效果進行了研究。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例目前研究認為Bryostatin-1 的抗腫瘤作用主要與PKC相關。腫瘤細胞短暫接觸Bryostatin-1后導致PKC的激活及自磷酸化,并由胞漿轉位至胞膜或核膜。Bryostatin-1與佛波醇酯在PKC上的結合位點相同,后者與PKC的結合促進腫瘤細胞的生長;bryostatin-1與PKC的親和力強于佛波醇酯,因此可作為佛波醇酯的競爭性拮抗劑,能抑制佛波醇酯的促生長作用,Bryostatin-1與PKC長時間結合導致細胞內PKC的衰竭,這可能與泛素蛋白酶體降解途徑有關。Bryostatin

6、-1通過PKC的作用,對腫瘤細胞的生長、分化、侵襲、轉移、凋亡等起著調節(jié)作用。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Li等研究了ET-743對多種表達p53的人軟組織肉瘤細胞的細胞毒作用, 發(fā)現其比目前臨床上正在使用的包括氨甲喋呤、阿霉素、鬼臼乙叉甙及紫杉醇多種藥物具有更強的細胞毒作用。ET-743 在pM級的濃度就可誘導細胞發(fā)生S/G2期阻滯,并且不改變P2gp 及Bcl22的表達水平。體外研究表明, 先給藥阿霉素或順鉑, 再給予ET-743對于軟組織肉瘤細胞有較好的抑制作用。體外試驗中,ET-743對骨腫瘤細胞也有較好的抑制作用 。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例ET-743抑制白血病細胞L1210細胞生長的I

7、C50低至0.15 ngmL - 1 。ET2743 還可下調P2gp,起著逆轉MDR的作用。ET-743的臨床試驗表明, 其對肉瘤有較好的療效, 可延長部分病人的無病生存期, 平滑肌肉瘤、脂肉瘤、滑膜肉瘤對ET-743尤其敏感。ET-743的主要毒性是肝毒性, 可破壞膽管, 還有血液毒性,無蓄積性、可安全的給藥12個療程甚至更多。ET2743對于之前接受過紫杉醇或阿霉素治療的晚期乳腺癌患者, 在可控制的毒性范圍內, 有一定的療效及病情控制作用。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例它可非競爭性的強烈抑制長春堿與微管蛋白的結合(Ki=114molL-1),并能極大的影響微管的組裝及微管依賴的三磷酸鳥苷水解,

8、進一步的研究表明,dolastatin10可結合到微管蛋白上的根霉素/美登素可交換的三磷酸鳥苷結合位點,導致細胞阻滯在M期。20世紀90年代, dolastatin 10就完成I期臨床試驗并進入II期臨床,可惜臨床試驗中發(fā)現其誘導40%的病人發(fā)生中度周圍神經病變,并且在激素耐藥的轉移腺瘤及復發(fā)性鉑抵抗的卵巢癌治療中無明顯活性。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例盡管如此,科學家在dolastatin10的基礎上進行結構改造、構效關系研究最終發(fā)現了類似物TZT-1027。給老鼠靜脈注射TZT-1027能顯著抑制P388白血病的發(fā)展并減小包括結腸26腺癌細胞、B16黑色素瘤細胞及M5076肉瘤細胞的鼠移植瘤大

9、小,效果與dolastatin 10相當,甚至優(yōu)于dolastatin 10另外,TZT-1027對腫瘤的移植模型包括MX-1乳腺癌及LX-1肺癌均有效。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例由于TZT-1027的作用靶點是微管蛋白,不與DNA相互作用,因此它對P53正常表達或突變的腫瘤細胞有相近的抑制效果。TZT-1027可與VEGF相互作用,對早期及晚期的SBC/Neo及SBC/VEGF腫瘤都有強烈的抑制作用;可誘導紅細胞的顯著增加,傷害腫瘤血管系統(tǒng),最終導致腫瘤因缺氧而壞死。Dolastatin15為一種藍藻多肽,分離自印度洋海兔Dauricularia,含量極微(410-7%),提示它的來源是藍藻次

10、生代謝產物,事實上,從海洋藍藻中分離得到了多個dolastatin 15的類似物。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Dolastatin15是線性的縮酚酸肽,含有7個氨基酸或羥基酸殘基,最初的生物活性試驗是檢測其對P388細胞的抑制作用,發(fā)現IC50為21410-3gmL-1。與dolastatin 10不同,dolastatin 15直接結合至微管蛋白的長春堿結合位點。對dolastatin15進行深入的臨床評價的主要障礙是其天然來源含量極低,而全合成步驟復雜且收率太低,此外dolastatin 15的水溶性很差。為此,研究人員合成了dolastatin 15的系列類似物,其中活性較好且改善了水溶性的

11、化合物有cemadotin及synthadotin。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例作為dolastatin 15的類似物,cemadotin合成于1995年,可溶于水且水溶液穩(wěn)定,它抑制微管蛋白多聚化的IC50為710molL-1,誘導細胞周期阻滯于G2-M期。I期臨床試驗表明,cemadotin的劑量限制性毒性主要是中性粒細胞減少,但II期臨床試驗發(fā)現其對惡性黑色素瘤、轉移乳腺癌及非小細胞肺癌均無明顯作用,因此對該化合物沒有再深入的臨床評價。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例ILX-651(synthadotin或tasidotin,)是一口服有效的第三代dolastatin15合成衍生物,末端含有叔丁基結

12、構。在體外抑制MCF7/GFP乳腺癌細胞生長的IC50是0.063molL-1,抑制有絲分裂的IC50是0.072molL-1。目前正在II期臨床試驗,觀察其對局部晚期或轉移的非小細胞肺癌的治療效果及對先前接受過紫杉醇治療的激素抵抗的前列腺癌的療效。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例與膜海鞘素不同的是,aplidine還可抑制鳥氨酸脫羧酶,該酶是腫瘤生長及血管生成的關鍵酶,aplidine還可減少VEGF的分泌、下調VEGF-r1受體水平。臨床前研究表明,aplidine的活性強于膜海鞘素, 對多種腫瘤均有強的抑制作用,甚至對膜海鞘素抵抗的腫瘤也有抑制作用。Aplidine進行了治療實體瘤及淋巴瘤的I期

13、臨床研究,結果表明它的耐受性良好, 最常見的副作用是無力、惡心、嘔吐, 也可引起過敏反應,并無血液毒性,不導致黏膜炎、脫發(fā)。海洋抗腫瘤藥物的開發(fā)舉例Maroun等對37名患者進行了I期臨床試驗,給藥方法是每三周有5天連續(xù)靜脈滴注1 h的ap lidine, 劑量范圍801500mg/m2,其中11名患者接受了3個療程的治療。結果表明,劑量達到1350及1500mg/m2時, 表現出劑量限制性毒性,包括惡心、嘔吐、疲勞、皮疹及腹瀉;接受多療程治療的病人還表現為輕至中度的肌痛和虛弱, 但無明顯的神經毒性。不過,另有研究報道aplidine有一定的神經肌肉毒性,聯合給藥L-carnitine(左旋維

14、生素BT)可預防及減輕該不良反應。遠低于毒性劑量的aplidine即可選擇性的殺死分離自兒童及成人血的白血病細胞,aplidine已進入II期臨床試驗。4.對心血管作用藥物的研究在強心、降壓、抗心率失常3類藥物的研究中取得較大進展。如CTX可興奮離體豚鼠心房和動物交感神經纖維,使心率加快,心臟收縮加強。PTX是目前最強的冠狀動脈收縮劑之一,其作用強度比血管緊張素強100倍左右。5.其他藥物的研究其他如神經系統(tǒng)藥物、抑菌藥物、抗過敏藥物等研究亦取得較大成果。TTX是一種鈉離子通道外口的特異性阻滯劑,可興奮神經纖維細胞膜上的鈉離子通道,且具有高度的專一性。TTX還是高效的局麻藥物,作用比目前常用的

15、局麻藥強萬倍以上。海洋是新種屬微生物的生存繁衍地,從眾多的新種屬微生物中,可培養(yǎng)出一系列高效的抗菌藥物,如來源于多種鏈霉菌的Teleocidin B即為一種強抗菌藥物。四、海洋藥物的發(fā)展趨勢海洋藥源生物向人工增養(yǎng)殖的方向發(fā)展海洋藥物研究向開發(fā)海洋微生物資源方向發(fā)展向開發(fā)海洋極端生物資源的方向發(fā)展向生物技術方向發(fā)展海洋藥源生物向人工增養(yǎng)殖方向發(fā)展許多海洋生物活性物質的藥源生物資源很有限,而且生物活性物質在海洋生物體內含量通常很微少,開發(fā)海洋藥物需要耗費大量的資源。例如,1000公斤魚肉才能提取1毫克西加毒素,滿足不了人類的需求。因此,直接利用海洋生物為原料提取生物活性物質,往往無法實現產業(yè)化。隨

16、著海洋藥物產業(yè)的發(fā)展,對海洋藥源生物需求量的不斷增大,人工增養(yǎng)殖海洋藥源生物是發(fā)展的必然趨勢。海洋藥物研究向開發(fā)海洋微生物資源方向發(fā)展在海洋生態(tài)系統(tǒng)中,海洋微生物不論種類還是數量, 都占有絕對的優(yōu)勢。以海洋微生物為資源,來開發(fā)海洋藥物,開發(fā)成本比較低,且微生物屬可再生資源。同時，海洋微生物是獲得生物活性物質的主要來源。海洋環(huán)境復雜多變。環(huán)境條件的多樣性造就了微生物種類及其代謝途徑的多樣性,即意味著產生的生物活性物質的多樣性。因此,海洋藥物研究必將向開發(fā)微生物資源的方向發(fā)展。海洋藥物研究向開發(fā)極端生物資源的方向發(fā)展海洋極端環(huán)境包羅了高壓、高鹽、高溫(深海熱液區(qū)最高溫度超過了400)、低營養(yǎng)、低溫、缺氧、無光照等極端生態(tài)環(huán)境。以往被人們認為生命禁區(qū)的極端環(huán)境條件下,近些年來發(fā)現了