专利名称：基于α酮戊二酸及其衍生物的抗肿瘤药物的制作方法
技术领域：
本发明属生物医药技术领域，涉及一种基于α酮戊二酸及其衍生物的抗肿瘤药 物。
背景技术：
肿瘤是严重威胁人类健康的重大疾病，其特征是不受调控的快速细胞 增生。导致肿瘤发生的因素很多，其中能量代谢相关酶，尤其是一些三羧酸循环 (tricarboxylic acid (TCA) cycle))酶的突变可以导致肿瘤的发生。有研究报道了 人三羧酸循环酶 succinatedehydrogenase (SDH)的突变导至文 phaeochromocytoma andparaganglioma(Baysal et al. ,2000 ；Eng et al. ,2003).继而又有研究 艮道了延 胡索酸脱氢酶(fumarate hydratase (FH))的突变或表达下调可以导致gastric and colorectal carcinoma 的发生(Frederiksen et al. ,2003 ；Habano et al.,2003)o2003年，有研究提出假设，SDH与Hl的突变或表达下调导致代谢尤其是三羧酸 循环的下调，因而导致大量氧自由基的产生。高浓度氧自由基的存在导致脯氨酸羟基化酶 (Proly hdroxylase，PHD)的失活，进而导致缺氧诱导因子的(Hypoxia inducible factor, HIF)降解速度的降低。HIFla蛋白因此累积，促进了肿瘤的发生(Eng etal. 2003)。后续的 研究发现促使HIFla上升到因素还包括SDH与Hl的突变导致其底物延胡索酸与丁二酸的 累计，而延胡索酸与丁二酸又是脯氨酸羟基化酶的底物酮戊二酸的竞争性抑制物，所以升 高的延胡索酸与丁二酸浓度直接导致脯氨酸羟基化酶的活力降低，因而导致缺氧诱导因子 的浓度升高。2008年及2009年，通过大规模测序发现在继发性的神经胶质瘤中参与合成α酮 戊二酸的的两种异柠檬酸脱氢酶(isocitratedehydrogenase，IDH)，IDHl与IDH2发生了 突变，突变的氨基酸为 IDHl 的 Argl32 及 IDH2 的 Argl99 (Williams Parsons, et al，2008， Yan et al，2009)。但是异柠檬酸脱氢酶1与异柠檬酸脱氢酶2突变对于肿瘤细胞的生理 意义尚无明确机理。现有技术公开了人体内合成α酮戊二酸主要由三种异柠檬酸脱氢酶以及谷氨酸 脱氢酶来完成。在线粒体内，a酮戊二酸主要由IDH2与IDH3来合成；在细胞质内，α酮戊 二酸的合成则主要由异柠檬酸脱氢酶1以及谷氨酸脱氢酶来完成。线粒体与细胞质的α 酮戊二酸通过特定的转运系统实现相互补充。由于脯氨酸羟化酶主要在细胞质内发生作 用，所以细胞质内的α酮戊二酸的浓度对于脯氨酸羟化酶活性具有重要影响，因而细胞质 内的α酮戊二酸的浓度直接可以影响到缺氧诱导因子的稳定性，进而影响到肿瘤的发生。最近有关对于神经胶质瘤中异柠檬酸脱氢酶1与异柠檬酸脱氢酶2突变的研究表 明，这两种基因中的一种或两种突变可以导致异柠檬酸脱氢酶1与异柠檬酸脱氢酶2的显 性抑制(dominant negativeinhibition)，从而引起细胞内异柠檬酸脱氢酶活力的显著降 低，进而降低细胞内的α酮戊二酸的浓度，促进HIFla的上升(zhao et al，2009)。与本发明相关的文献有
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(I)Baysal, B. E. , et al. ,2000, Science, Vol. 287, p. 848.(2)Eng, C. , Kiuru,M. , Fernandez, Μ. J. , and Aaltonen, L. Α. ,2003, "A role for mitochondrial enzymes in inheritedneoplasia and beyond, "Nat. Rev.Cancer,Vol. 3, pp. 193-202.(3) Frederiksen, C. Μ. , Knudsen, S. , Laurberg, S. , Orntoft, T. F. , 2003, J. Cancer Res. Clin. Oncol.，Vol. 129，p. 263.(4)Habano, W. , et al. ,2003, Oncol. Rep. , Vol. 10, p. 1375.(5)D. Williams Parsons, et al, An Integrated GenomicAnalysis of Human Glioblastoma Multiforme, Science Oct 8,2008(6) Yan et al, New Eng. J. of Med. Feb 19,2009(7)Zhao et al, Science 2009
发明内容
本发明的目的是提供一种基于α酮戊二酸及其衍生物的抗肿瘤药物，尤其涉及 基于α酮戊二酸及其衍生物的治疗神经胶质瘤的抗肿瘤药物。本发明的抗肿瘤药物是基于体外引入细胞可吸收的α酮戊二酸及其衍生物的化 学小分子抗肿瘤药物。所述的衍生物包括其各种酯类衍生物、酰胺类衍生物、醚类衍生物；本发明的抗肿瘤药物还包括其α酮戊二酸化学结构类似物及其衍生物。所述的α酮戊二酸化学结构类似物及其衍生物，包括对于α酮戊二酸所作的单 个或多个原子的置换，衍生物包括其各种酯类衍生物、酰胺类衍生物、醚类衍生物，本发明经体外实验，结果表明，神经胶质瘤中异柠檬酸脱氢酶的突变导致酶活力 的丢失，细胞内能够生成的α酮戊二酸显著减少，进而导致能够诱发肿瘤及促进肿瘤生长 的厌氧诱导因子水平显著上升。而通过外源补充可吸收的α酮戊二酸则可以逆转这个现 象。因此，可吸收的α酮戊二酸类化合物能够治疗神经胶质瘤。本发明的抗肿瘤药物还可以用于除神经胶质瘤外地胰腺癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、 胃癌、大肠癌、结肠癌及黑色素瘤临床治疗。
图1是突变率最高的R132H突变酶具有最低的酶活力。图2是异柠檬酸脱氢酶1R132H突变酶抑制野生型异柠檬酸脱氢酶1的活力。图3是异柠檬酸脱氢酶1R132H突变酶降低细胞内α酮戊二酸的浓度。图4是异柠檬酸脱氢酶1R132H突变酶可以提高缺氧诱导因子的稳定性并提高稳 定状态缺氧诱导因子的浓度。图5是在具有R132H突变的神经胶质瘤病人样品中，厌氧诱导因子浓度显著上升。图6是胶质瘤细胞内加入可渗透的辛酯化的α酮戊二酸，厌氧诱导因子浓度明显 下降。
具体实施例方式实施例1本发明对继发性人神经胶质瘤细胞内异柠檬酸脱氢酶1突变进行实验观察，实验 结果显示，所有的突变都导致异柠檬酸脱氢酶1活性的显著降低；将R132H突变的酶在细 胞内表达，结果显示，异柠檬酸脱氢酶1R132H突变酶可以抑制野生型异柠檬酸脱氢酶1的 活力；将R132H突变的酶在细胞内表达，结果显示，异柠檬酸脱氢酶1R132H突变酶可以降 低细胞内α酮戊二酸的浓度；将R132H突变的酶在细胞内表达，结果显示，异柠檬酸脱氢 酶1R132H突变酶能提高缺氧诱导因子的稳定性并提高稳定状态缺氧诱导因子的浓度；在 具有R132H突变的神经胶质瘤病人样品中观察到显著上升的厌氧诱导因子浓度；向因为表 达R132H突变而导致缺氧诱导因子升高的的胶质瘤细胞内加入可渗透的辛酯化的α酮戊 二酸，结果显示，厌氧诱导因子浓度明显下降。结果表明，神经胶质瘤中异柠檬酸脱氢酶的突变导致酶活力的丢失，细胞内能够 生成的α酮戊二酸显著减少，进而导致能够诱发肿瘤及促进肿瘤生长的厌氧诱导因子水 平显著上升。而通过外源补充可吸收的α酮戊二酸则可以逆转这个现象。因此，可吸收的 α酮戊二酸类化合物能够治疗神经胶质瘤。
权利要求
基于α酮戊二酸及其衍生物的抗肿瘤药物，其特征在于，所述的抗肿瘤药物是基于体外引入细胞可吸收的α酮戊二酸及其衍生物的化学小分子抗肿瘤药物。
2.按权利要求1所述的抗肿瘤药物，其特征在于，所述的α酮戊二酸衍生物为其各种 酯类衍生物、酰胺类衍生物或醚类衍生物。
3.按权利要求1所述的抗肿瘤药物，其特征在于，所述的抗肿瘤药物基于α酮戊二酸 化学结构类似物及其衍生物。
4.按权利要求3所述的抗肿瘤药物，其特征在于，所述的α酮戊二酸包括对于α酮戊 二酸所作的单个或多个原子的置换；所述的α衍生物包括其各种酯类衍生物、酰胺类衍生 物、醚类衍生物。
5.权利要求1所述的抗肿瘤药物在制备治疗胰腺癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、胃癌、大肠 癌、结肠癌及黑色素瘤药物中的应用。
全文摘要
本发明属生物医药技术领域，涉及一种基于α酮戊二酸及其衍生物的抗肿瘤药物。所述衍生物包括其各种酯类衍生物、酰胺类衍生物、醚类衍生物；其α酮戊二酸化学结构类似物及其衍生物。经体外实验，结果表明，神经胶质瘤中异柠檬酸脱氢酶的突变导致酶活力的丢失，细胞内能够生成的α酮戊二酸显著减少，能够诱发肿瘤及促进肿瘤生长的厌氧诱导因子水平显著上升，而通过外源补充可吸收的α酮戊二酸则可以逆转这个现象。因此，可吸收的α酮戊二酸类化合物能够治疗神经胶质瘤。还用于胰腺癌、乳腺癌、肝癌、肺癌、胃癌、大肠癌、结肠癌及黑色素瘤治疗。
文档编号A61K31/225GK101884631SQ20091005107
公开日2010年11月17日 申请日期2009年5月12日 优先权日2009年5月12日
发明者熊跃, 管坤良, 赵世民 申请人:复旦大学