糖化雷公藤甲素：实现靶向给药并具有持久抗肿瘤活性

发布日期:2022/10/13 16:52:31

雷公藤甲素（triptolide）是从传统中药雷公藤中分离出来的一种结构独特的二萜，“雷公藤”提取物是一种免疫抑制剂，数个世纪来，被用以治疗炎症和自身免疫性疾病。此外，triptolide还被证实在体内和体外均有较好的抗肿瘤活性。但在过去的20年里，雷公藤甲素因为它的毒性和低水溶性而被临床上限制使用。

约翰•霍普金斯大学医学院的Jun O. Liu（刘钧）教授和Martin Pomper博士等人近日发现，结合葡萄糖后的糖化雷公藤甲素（glutriptolide 2）可以实现靶向给药并具有持久抗肿瘤活性。该论文发表在Angew. Chem. Int. Ed.上，共同作者为Qing-Li He博士和Il Minn博士。（Targeted Delivery and Sustained Antitumor Activity of Triptolide through Glucose Conjugation. Angew. Chem. Int. Ed., 2016, 55, 12035-12039, DOI: 10.1002/anie.201606121）

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在此之前，为了减轻triptolide的毒性，一种策略是使药物绕过正常细胞，选择性地转运到肿瘤细胞。根据Warburg效应，相比正常细胞，肿瘤细胞会过度表达更多的葡萄糖转运蛋白亚型（GLUTs），尤其是GLUT1和GLUT3，来维持它们的代谢。一些药物诸如异环磷酰胺（ifosfamide）和紫杉醇（taxol）已通过偶联葡萄糖来瞄准癌细胞的GLUTs作为靶标，从而达到杀死癌细胞的目的，这些药物均表现了在体外有较低的毒副作用和较高的杀癌细胞选择性。自2011年至2015年，刘钧教授等研究者通过大量实验证明：triptolide通过干扰蛋白质XPB（ERCC3，转录因子TFIIH的一个亚基）而起到抗癌作用。基于这些研究成果，刘钧教授等研究者设想：将葡萄糖偶联在triptolide上，即可实现高度的抗肿瘤选择性和低的毒副作用。结合糖的glutriptolides将通过GLUTs进入癌细胞，然后实现在癌细胞内释放出triptolide，triptolide再结合XPB，从而阻断细胞增殖或诱导细胞凋亡。

起先，研究者们合成了五种雷公藤甲素衍生物（2–6），并命名为糖化雷公藤甲素（glutriptolides）。在衍生物中，葡萄糖都偶联在triptolide分子的C14位的羟基处，而葡萄糖的C1位羟基是大多数药物进行偶联时的位点。这5种衍生物分别为：通过琥珀酸偶联的glutriptolide 2 与glutriptolide 3、通过乙缩醛相连的glutriptolide 6以及直接通过醚键连接的glutriptolide 4与glutriptolide 5。其中，通过琥珀酸偶联键更易被细胞酯酶水解，缩醛偶联键则更稳定，而醚键几乎不被水解。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

测试这五种glutriptolides对人胚肾细胞HEK293T cells增殖的活性时，研究者发现，glutriptolides 2和3表现出较好的抗恶性细胞增殖活性，IC50分别为268和 615 nM，而glutriptolides 4–6几乎没有活性。此外，glutriptolide 2的活性强于glutriptolide 3，所以被选作后期研究的唯一glutriptolides衍生物。

图片来源：Angew. Chem. Int. Ed.

在体外实验中，科学家们验证了glutriptolide 2的作用机制与雷公藤甲素一样，通过抑制蛋白质XPB而发挥作用。而且，与未表达GLUT1的细胞株相比，会大量表达GLUT1的两种同基因癌细胞株DLD1-WT和DLD1-Mut对glutriptolide 2的反应尤为敏感。

科学家们还用了前列腺肿瘤移植小鼠模型，进行了glutriptolide 2抗肿瘤活性的体内实验。实验结果表明，小鼠对triptolide的耐受剂量为0.2 mg·kg–1，而对glutriptolide 2的耐受剂量为1 mg·kg–1。以此剂量，一周至两周内，glutriptolide 2组较triptolide组明显减轻肿瘤症状；四周后，两组小鼠均无检测到肿瘤细胞；停药后，triptolide组立即重现肿瘤细胞，而glutriptolide 2组在给药停止三周后内未发现肿瘤细胞的增殖。