抗肿瘤新药及抗肿瘤分子筛选模型综述
目前，恶性肿瘤是危害人类健康和生命的重大疾病，但抗肿瘤新 药研发是不断更新，有中药，也有西药。长期大量的临床证明 ，西医 西药治疗肿瘤虽然效果较好，但副作用较大。外科手术适用于某些局 部性肿瘤早期和中期的治疗，但多数病人靠手术治疗是不能防止肿瘤 的复发和远处转移的。放、化疗虽然有相当高的治愈率 ，但是常引起 如骨髓抑制、免疫低下等毒副反应，使患者难以坚持治疗。化疗药物 在治疗过程中出现的耐药性，已成为目前临床治疗中的难题之一。正 由于这些原因，我们正要寻找抗肿瘤新药。
紫杉醇(paclitaxel )是从红豆杉科红豆杉属(Taxus )植物的 树皮中提取得到的二萜类化合物。 它是一种新型的微管稳定剂，具有 独特抗癌活性。它在乳腺癌、肺癌、白血病、胃肠道癌及介入治疗后 的血管再狭窄等治疗上有令人鼓舞的疗效。紫杉醇由于资源匮乏和水 溶性低的问题而限制了它的临床应用。其基本结构由浆果赤霉素皿 (baccatin 皿)和连接其13位碳上一苯丙氨酸衍生物构成(图1)。
图 1 紫杉醇化学结构
Fig. 1 Stucture of paclitaxel (taxol)
C-ISft 恻链
其作用机制是：作用于细胞微管(Microtuble),通过与微管蛋白N端第31位氨基酸和第217~231位氨基酸结合，诱导和稳定微管蛋白聚
合，抑制其解聚，增加聚合程度，使维管束不能与微管组织中心相互连接，将细胞周期阻断于G/M期，导致有丝分裂异常或停止，阻止癌细胞增殖。生产紫杉醇的方法主要有4种：1.从植物紫杉树皮中提取2.半化学合成法3.植物细胞培养提取4.微生物培养提取。虽然紫杉醇具有独特抗癌活性但是也发现有副作用： a.对造血系统的影响.,骨髓抑制，特别是中性白细胞减少症是一种剂量限制性毒性。中性白细胞减少症往往表现很严重.b.神经毒性.表现为肢体麻木、触觉丧失、伴有疼痛性的感觉异常等 c.过敏反应。主要表现是呼吸急促、低血压.
个人认为该药物还是没有突破传统，只是着眼于细胞增殖，并无特色，制剂工艺往往采取原药研末等落后的加工方法，副作用较大-通病，且由于资源匮乏和水溶性低的问题不能实现大规模应用。下面综述抗肿瘤分子筛选模型：
最近在抗肿瘤药物的研发中，以生物靶分子为基础进行抗肿瘤药物化合物的筛选模型是抗肿瘤药物的研究热点，如何利用筛选模型快速、高效地寻找作用于特定靶标的药物，是目前药物研究的重要问题.过去的抗肿瘤药物大部分是考虑增殖，破坏增殖过程中必要的物质特别是DN为靶点，但最近利用现代分子生物学技术我们研究发现DNA G四
链体结构是一个基础分子被识别作为抗肿瘤药物筛选模型，
其作用机理是能够诱导使DN形成G-四链体结构或者是某些化合物与
G-四链体特异性结合之后稳定，可以抑制肿瘤细胞的增殖，从而达到抗
癌的作用.
所谓G-四链体结构，是指富含鸟嘌呤(G)的DNA单链在一价阳离子(如K+和Na+)的诱导下通过G碱基间Hoogste- en氢键形成G-四集体
(如图2所示),并进一步堆积形成四链体结构。
图2
A: G碱基间Hoogsteen氢键形成G-四集体；B: G-四链体多样性的示例，人体端粒(B1, PBD:2HY9)和c-myc
(B2, PDB:IXA V)序列形成的G-四链体的核磁共振得到的结构图
化合物与DNA G四链体结合后，其生物功能发改变，对二者相互作用体系进行结构方面的研究，发现小分子与DNA G四链体结合的位点形成的稳定性复合物，是针对DNA G四链体的药物设计和开发的基础.
近年来对天然植物中抗肿瘤活性成分筛选和结构鉴定的方法中提出了一种全新的以G-四链体为基础生物靶分子特异性识别和核磁共振梯度场扩散序谱技术(DOSY) DOS主要是基于不同尺寸的分子在溶液中具有不同扩散系数的原理.根据Einstein-Stokes 公式，分子在溶液中的扩散速率与分子的大小有关，分子越大，扩散越慢.在提取物混合溶液中加入生物靶分子，活性小分子与大分子相结合
后扩散变慢，扩散系数与生物大分子处于同一量级.在DOS谱中，活性小分子的对应信号就应与生物大分子的信号处于相同扩散带上, 由此找到活性小分子的特征谱峰，再通过进一步的2D NM实验即可确定活性小分子的结构.分析1H NM和DOS谱，从而获得被G-四链体识别的化合物的准确结构. 这种方法的在于把核磁谱学的结构鉴定和筛选结合起来, 让天然植物提取物中活性成分的快速筛选和结构鉴定成为可能，这一方法的创新性在于把核磁共振中的DOS技术用于G-四链体DN特异性识别的抗肿瘤活性分子的筛选模型.
已经开发出了许多能够使DNAG-四链体结构稳定的化合物，主要有包括: 蒽醌类衍生物、苝类化合物(perylenes) 、端粒抑素和阳离子卟啉类化合物、溴乙啡啶衍生物、吖啶衍生物、三嗪类化合物等. 能够使稳定G-四链体化合物的结构主要还是遵循n - n堆积和静电作用。能够稳定G-四链体的化合物按照它们带正电的性质可以分为4类：(1) 原位胺的质子化；(2) 通过杂环芳香族化合物上的N-甲基化;
(3) 中心金属离子的存在; (4) 不带电荷的化合物.
目前，通过增加一些特殊结构来提高化合物对G-四链体的特异性识别能力是G-四链体配体设计的一个新趋势.这个结构设计不仅基于G-四链体的G-四集体平面与双链DNA碱基平面之间的区别，而且还考虑到了G-四链体与双链DNA沟槽区和loop区的差异.由这个原则，第一个设计的化合物是NCQ是把新霉素加在喹吖啶上得到。以期通过喹吖啶靶向G-四集体平面、新霉素基团靶向作用于G-四链体的loop区来实现对G-四链体的特异性识别.实验表明，NC只能稳定带有loop区的G-
四链体，不能结合不带loop区的G-四链体.NC对G-四链体有很好的稳定作用，具有很强的抑制端粒酶活性.通过对G-四链体作用位点“双管齐下”的设计，这样就充分实现了提高对G-四链体的选择性的理念.
对于化合物与G-四链体的选择性的研究也有了很大的突破.这个发现为研究设计选择性地识别某一特定G-四链体的配体有很大的帮助。. 其中Balasubramanian 研究组最新又发现了两种能够特异性识别不同G-四链体的化合物：一种是异咯嗪类化合(Trisubstitued isolloxazines) ，它不仅能够特异性地与G-四链体结合，而且还能
够识别不同几何构型的G-四链体.另一种是双芳基乙炔基酰胺类化合物(Bis-phenylethynyl amide derivatives) ，它含有两个炔键, 使其分子结构能够自由旋转构型, 而且还有望能够识别不同构型的分子内G-四链体，它可以通过沟槽键接的结合方式特异性地识别c-kit形成的平行结构G-四链体.
另外，金属有机化合物物也可作为G-四链体配体，科学家预测，中心离子可以位于G-四链体的阳离子通道，而与金属离子络合的化合物可以通过扦插的方式与G-四集体相互作用.最早报道的是金属卟啉类化合物，Cu( II )-TMPyP4, Ni( II )-TMPyP4, Mn(皿)-porphyrin 等，其与G-四链体结合的选择性得到了一定的提高，随之，不断改变中心离子，又合成了salphen 类Ni( I)、Ru( I)、Fe(皿)、Zn( I ) 金属络合物.它们与G-四链体的结合能力，对G-四链体的稳定作用以及选择性都得到了显著提高能够使G-四链体稳定以此为基础发展成抗肿瘤的药物的筛选模
型的这些化合物，例如：蒽醌类衍生物、端粒抑素、卟啉类化合物以及喹啉类化合物，但由于其具有很大的毒性，很多还没做过测试，所以无法普及。而且，我认为G-四链体化合物的结构和合成还不够清楚，有待解决的问题是如何提高化合物对G-四链体的选择性，不仅相对
于双链DN的选择性，而且还要对不同结构G-四链体具有选择性。G- 四链体结构的研究为靶向G-四链体的抗肿瘤药物的筛选和结构设计提供了重要的信息，以G-四链体为基础进行抗肿瘤药物的筛选将为寻找新的抗肿瘤药物提供一个很好的契机。
参考文献：
1 Jenkins T C. Targeti ng multi-stra nded DNA structures. Curr Med Chem, 2000, 7: 99—115
2 Mata J E, Joshi S S, Palen B, et al. A hexameric phosphorothioate oligonucleotide telomerase inhibitor arrests growth of burkitt s lymphoma cellsin vitroandin vivo. Toxicol Appl Pharm, 1997, 144: 189—197[DOI]
3 Bednarek A K, Sahin A, Brenner A J, et al. Analysis of telomerase activity levels in breast cancer: Positive detect ion at the in situ breast carc inoma stage. Clin Can cer Res, 1997, 3: —16
4 Zahler A M, Williams on J R, Cech T R, et al. I nhibiti on of telomerase by G-quartet DNA structures.
Nature, 1991, 350: 718- 720[DOI]
5 Todd A K, Joh nston M, Neidle S. Highly prevale nt putative quadruplex seque nee motifs in huma n
DNA. Nucleic Acids Res, 2005, 33: 2901 —2907[DOI]
6 Shirude P S, Okumus B, Ying L, et al. Sin gle-molecule con formati onal an alysis of G-quadruplex formation in the promoter DNA duplex of the proto-oncogene C-kit. J Am Chem Soc, 2007, 129: 7484—7485JDOI
7 Huppert J L, Balasubrama nian S. G-quadruplexes in promoters throughout the huma n geno me. Nucleic Acids Res, 2007, 35: 406—413[DOI]
8 Eddy J, Maizels N. Gene function correlates with potential for G4 DNA formation in the human genome. Nucleic Acids Res, 2006, 34: 388—3896[DOI]
9 Ogan esia n L, Brya n T M. Physiological releva nee of telomeric G-quadruplex formatio n: A pote ntial drug target. BioEssays, 2007, 29: 15—165[DOI]
10 Kella nd L. Targeti ng the limitless replicative pote ntial of cancer: The
telomerase/telomerepathway.
Clin Ca ncer Res, 2007, 13: 496—4963]DOI]
11 Neidle S, Balasubramanian S. Quadruplex Nucleic Acid. Cambridge: RSC Publishing, 2006
12 Rodriguez R, Panto G D, Gon? alves D P N, et al. Ligand-driven G-quadruplex conformational switchi ng by using an unu sual mode of in teract ion. An gew Chem Int Edit, 2007, 46: 5405 —5407[DOI]