酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)用于卵巢癌治疗：从有机到无机化疗药物的选择性-一个远景概述

　　

　　

　　卵巢癌(OC)是一种致命的妇科癌症在工业化国家。治疗方法包括手术切除和化疗。在过去的几十年里，手术技术、药物组合和给药方案以及诊断都取得了进步。然而，由于复发和耐药性的增加，OC的死亡率仍然很高。因此，迫切需要开发能够有效靶向OC的新型药物。在这方面，酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)可能发挥重要作用。迄今为止开发和测试的大多数tki都是有机的。然而，由于它们的化学通用性，金属也可以用来设计选择性和有效的tki。我们提供了一个简短的和易于阅读的概述，主要的有机tki与那些进入临床试验的摘要。此外，我们描述了金属基tki的潜力，重点关注这一被忽视的化合物家族，这些化合物可能对精准医学的概念做出重大贡献。

　　卵巢癌(OC)是妇科恶性肿瘤中第二大最常见的死亡原因，全球每年约有14万女性死于卵巢癌(Momenimovahed等人，2019)。这种癌症表现微妙，一旦确诊，治疗选择有限。常规的一线治疗是手术切除肿瘤。在癌症被切除到可能的程度后，癌细胞仍然存在，可能会返回或扩散到身体的其他部位。因此，在手术之后，有时在手术之前进行化疗，以破坏这些细胞，从而提高癌症不会复发的机会，降低预后不良的风险(Motohara et al. 2018)。

　　约90%的卵巢癌起源于上皮细胞，因此被称为上皮性卵巢癌(EOC)。卵巢癌有多种亚型，高达80%的患者被诊断为卵巢高级别浆液性癌(HGSC)的EOC亚型。在化疗药物中，治疗OC最常用的药物是紫杉醇类(紫杉醇或多西紫杉醇，图1)和铂类药物(卡铂，母体药物顺铂的类似物，图1)，主要是联合用药。

　　图1

　　

　　对照化疗药物在卵巢癌治疗中的化学结构

　　普遍认为，顺铂和卡铂的抗癌作用机制依赖于它们与DNA链结合的能力，从而阻碍DNA复制和RNA翻译，并最终引发细胞凋亡(Siddik 2003;Stordal et al. 2007)。

　　多西紫杉醇和紫杉醇属于紫杉烷类，其抗癌机制是与微管蛋白二聚体结合，稳定微管，从而阻止染色体运动，阻止细胞分裂，导致细胞死亡(Dumontet and Sikic 1999)。

　　研究表明，与其他治疗方案相比，含铂和紫杉烷的化疗可提高女性卵巢癌患者的生存率。因此，以铂为基础的药物(通常是卡铂)和紫杉醇(通常是紫杉醇)的组合是标准的化疗方案。当多西他赛和紫杉醇与铂类药物联合使用时，卵巢癌患者的无进展生存率和总生存率几乎相同(Katsumata 2003)。

　　虽然80%以上的患者对一线化疗有初步反应，但大多数患者在2年内复发、耐药和转移是常见事件(Ozols 2006)。考虑到OC治疗中出现的固有局限性，人们一直致力于开发能够靶向多种途径(包括血管生成)的药物的临床方案。因此，在过去十年中，晚期OC的一线治疗选择是卡铂/紫杉醇联合抗血管内皮生长因子(VEGF)抗体贝伐单抗，以及最近加入的聚adp核糖聚合酶(PARP)抑制剂奥拉帕尼。尽管如此，仍然存在一些局限性，主要涉及识别符合条件的患者-因此可能从这些药物治疗中获益最多(Colombo等人，2019;Marzo and La Mendola 2020)。

　　因此，尽管在开发有效方法方面取得了重大进展，但仍需要能够阻止/预防疾病进展和转移发生的治疗方法，并且开发新战略和开发替代治疗靶点是主要挑战。在这种背景下，实现新的靶向治疗化疗耐药OC被证明是一种刺痛武器。

　　靶向治疗是一种个性化治疗，指的是使用干扰导致恶性表型的分子和生化途径的药物，包括增殖、血管生成、侵袭、转移和减少细胞凋亡。与正常上皮细胞相比，这种靶向治疗考虑了癌细胞中特定靶点的差异表达，以及它们与肿瘤基因组和转录组的联系，以建立最有可能从给定治疗中受益的可识别患者亚群。目前正在评估靶向治疗作为单一药物和与化疗联合使用的效果(Ozols 2006)。

　　基于几种致癌激酶信号通路在OCs患者中失调的证据，小分子酪氨酸激酶抑制剂(TKIs)可以作为一线化疗失败患者的靶向治疗，提供OC预后的显着改善，并成为当前肿瘤学军械库的一部分。简而言之，tki是肿瘤学个性化医疗的核心，因为存在特殊的致癌突变而经常开处方(Ng et al. 2022)。此外，由于不同家族之间的结构和功能相似性，TKIs的设计和合成相对可行(Skorda et al. 2022)，鼓励了小分子激酶抑制剂的开发，这影响了OC的治疗。因此，针对特定信号通路的几种TKIs，即VEGFR、血小板衍生生长因子受体(PDGFR)、肥大细胞/干细胞生长因子受体(C-Kit)、成纤维细胞生长因子受体(FGFR)、fms样酪氨酸激酶3 (Flt-3)、表皮生长因子(EGFR)和人表皮生长因子受体1或2 (HER1/2)，目前正处于临床试验(I、II和III期)中，用于OC治疗(Wang and Fu 2016)，见表1。

　　表1 TKIs治疗卵巢癌的临床试验(来自https://clinicaltrials.gov/， 2023年6月10日获取)

　　全尺寸工作台

　　利用靶向血管生成(肿瘤生物学的标志之一)的TKIs获得了治疗OC的良好结果;事实上，通过这一过程，肿瘤形成了一个血管网络，有助于气体交换、营养供应和废物的消除。综上所述，开发能够干扰VEGF与其受体VEGFR结合的TKIs (Baert et al. 2021)，可能是对抗包括OC在内的许多癌症肿瘤生长和侵袭的有效方法。用于治疗OC的其他有前途的TKIs包括靶向生长因子的药物，如FGF、PDGF和EGF。这些相互作用阻断了细胞内的信号级联反应，否则细胞内的信号级联反应是由与受体的结合引起的，从而确保了癌症的停止。

　　表1总结了一些涉及tki的临床试验的主要细节。

　　金属药物是一种分子，其特征是存在与配体配合的金属中心。在这些化学实体中，金属通常作为功能中心-从而驱动对生物底物的特定反应性-而配体-可以通过选择的特性来表征-可以被设计为赋予分子所需的特性，从而允许调节化学相关参数，如稳定性，亲脂性和配合金属中心在特定条件下的反应倾向(Messori等人，2014b;Anthony et al. 2020;Cirri et al. 2022)。由于无机分子的多功能性，无机分子在医学上被广泛应用于多种用途，并且具有有机分子不可替代的作用。例如，Gd(III)化合物是必不可少的放松剂，可以提高磁共振成像(MRI)数据的质量，从而用于诊断病理状况，包括癌症。此外，治疗癌症的放射性药物通常也含有金属。例如99mTc, 68ga, 64Cu配合物，广泛应用于单光子发射计算机断层扫描(SPECT)或正电子发射断层扫描(PET)成像技术;而2013年FDA批准了[223Ra]二氯化RaCl2治疗用于治疗转移性去势抵抗性前列腺癌(mCRPC)患者，因为相关的总生存期改善(Specht and Berthelsen 2018;Sraieb et al. 2020)。然而，癌症治疗的参考无机药物无疑是顺铂。这种含铂(II)的化合物于1978年被FDA批准，自那以后，它已经彻底改变了几种癌症的临床治疗方法，包括卵巢癌、睾丸癌、头颈癌和其他癌症。与第二代和第三代类似物卡铂和奥沙利铂(分别于1989年和2002年获批)一起，它们被用于近50%的抗癌化疗临床方案中(图1)(Ma et al. 2015;Zhang et al. 2022b;Cirri et al. 2022)。基本上，顺铂抗癌活性的主要机制依赖于静脉给药后的激活(图2)。

　　图2

　　

　　顺铂活化的机制。顺铂通过被动扩散和铜转运蛋白1 (copper transporter 1, Ctr1)介导的运输被癌细胞内化。顺铂内化后，由于氯离子浓度从细胞外(?100 mM)到癌细胞内(?4-12 mM)的降低，顺铂被水化为单水化或双水化。后者能够与核DNA结合，通过诱导细胞凋亡来阻止复制(上图)[经参考文献许可复制和改编(Ma et al. 2015)]。铂- dna加合物结构。双链DNA含有A顺铂1,2-d(GpG)， b1 - 3-d(GpTpG)链内和C链间交联(底部)[复制和改编，经参考文献许可(Jung and Lippard 2007)]

　　事实上，正是细胞内氯离子浓度的下降，诱导了配体的释放，并随后形成了具有DNA协调能力的水活性物质。这是一种诱导抗肿瘤作用的非特异性机制，这意味着众所周知的铂基化疗药物的局限性(Oun et al. 2018)。在这种观点下，卡铂，即OC治疗的参考铂分子，与顺铂具有相似的激活特征和相似的有效性，但对患者的毒性较低，这主要归因于辅助配体的性质。事实上，与顺铂不同的是，卡铂一旦注射，也会经历活化，但在这种情况下，它依赖于环丁烷-二羧酸(CBD)配体的释放(结构细节见图1)(Marzo和Messori 2023)。反过来，化学结构的微小但仍然相关的差异决定了较慢的激活动力学-相应地降低了反应性-可能与卡铂相对于顺铂的副作用降低相一致(Messori等人，2015;Marzo and Messori 2023)。从这个比较中可以看出，在功能金属中心使用特定的配体可能会极大地影响金属药物的整体药理学特征。事实上，通过适当选择金属配体来调节治疗结果是可能的。例如，可以将金属中心稳定在特定的氧化状态，根据给药途径或使用刺激敏感配体来调节其反应性，这些配体仅在特定条件下触发化合物的激活(例如，由于pH值较低，在肿瘤部位)(Xu etal . 2014;Qu et al. 2017;Canil et al. 2019;Barresi et al. 2020;Liu et al. 2021;Wootten et al. 2022;Zhang et al. 2022a)。在接下来的段落中，我们将强调制备具有高稳定性的化合物的机会，以及通过准确选择配体赋予选择几何形状的可能性，代表了选择性无机TKIs发展的关键方面。

　　血管生成是OC扩散和发展的关键过程。贝伐单抗(商标为Avastin?)是一种人源化抗vegf单克隆抗体，自FDA和全球其他监管机构批准以来，对OC的治疗和管理产生了积极影响。尽管目前已批准的靶向血管生成药物在OC的临床管理中发挥着作用，但其临床应用确实存在一些限制，包括缺乏能够预测其在不同患者中的精确疗效的生物标志物，从而限制不良反应并改善预后(Collinson等人，2013;Secord et al. 2020)。据此，包括VEGFR TKIs在内的几种小分子抗血管生成药物已经被开发出来，但迄今为止的努力导致了有争议/不完全令人满意的结果或仍在进行的临床试验。此外，还测试了影响其他靶点的分子(例如PARP抑制剂和免疫检查点抑制剂，见表1)(Monk et al. 2016)。然而，一个鲜为人知的方面是一些已建立的金属药物干扰与血管生成相关的tk依赖途径的能力。事实上，金属离子可以直接或间接地以正或负的方式调节VEGF活性(Saghiri etal . 2015)。有趣的是，这一考虑可能会推动治疗方法或使用特定药物鸡尾酒来改善OC治疗。这是铂类药物的情况，特别是卡铂。当药物作为单一疗法使用时，其效果是刺激VEGF的过度表达，这可能与内皮细胞的存活同时发生，而内皮细胞反过来又起到保护作用，使其免受药物本身抗癌活性的影响。因此，卡铂联合抗vegf药物治疗是一种可靠的OC治疗策略，能够显著增强基于铂的治疗方案的结果(Marzo和La Mendola 2020)。除了卡铂，甚至As2O3也对VEGF驱动机制有一些影响。它是一种简单的以As(III)为基础的化合物(图3)，在中药中已有几个世纪的历史，并于2000年被FDA批准以Trisenox?的品牌名称用于治疗早幼粒细胞白血病(APL)。它似乎具有两面性。事实上，它在OVCAR-3型人OC细胞中诱导VEGF表达增强，而在白血病细胞中则不存在这种作用。此外，它已被强调，因为给药剂量是触发这两种效应的关键方面(Roboz等人，2000;Duyndam et al. 2003)。Auranofin(品牌名Ridaura?)是FDA批准的用于治疗类风湿性关节炎的口服药物，最近已被重新用作抗癌药物，用于治疗各种肿瘤，包括OC(图3)。在此框架下，它进入了一些临床试验(见clinicalTrials.gov网站)(Massai et al. 2022)。有趣的是，据报道金糠蛋白能够直接抑制VEGFR-2磷酸化，从而由于阻断VEGFR-2激活而损害血管生成(Koch等，1988;He et al. 2014)。2014年，Chen等人发现金糠蛋白靶向血管内皮生长因子受体-3 (VEGFR3)，这是血管生成和淋巴管生成所必需的内皮细胞(EC)表面受体(Chen et al. 2014)。有趣的是，金糠蛋白以剂量依赖的方式阻断VEGFR3。

　　图3

　　

　　(左起)As2O3 (trisenox)和auraurofin(紫色和金色球体分别代表As和Au)的化学结构

　　从机制上讲，高剂量的金糠蛋白降低蛋白硫氧还蛋白还原酶(TrxR2，在细胞存活中起关键作用)、TrxR2依赖性Trx2和转录因子NF-B的水平，同时增加应激信号p38MAPK，导致内皮细胞凋亡。不同的是，如果给药剂量较低，金嘌呤可诱导下调VEGFR3和VEGFR3介导的EC增殖和迁移，这是体内淋巴管生成的两个重要步骤。此外，金烷芬诱导的VEGFR3下调可被n-乙酰-l-半胱氨酸和氯喹(一种溶酶体抑制剂)阻断，但可被蛋白酶体抑制剂(MG132)促进。作者得出结论，金嘌呤通过溶酶体依赖途径诱导VEGFR3降解(Chen et al. 2014)。总的来说，这些复合物的tk依赖性促血管生成或抗血管生成作用不仅与肿瘤的特征有关，而且在时间和剂量方面与具体的给药方案有关。从这些信息中我们可以得出一些有趣的线索。例如，由于金糠蛋白的抗血管生成作用不依赖于TrxR系统抑制;可以设想对auraurofin的双重剂量依赖性使用进行评估。事实上，在无毒剂量下，它可能作为抗血管生成剂，而在高剂量下，它可能作为细胞毒性剂，通过与TrxR系统的结合，通过相互作用影响细胞的氧化还原稳态(Marzo和La Mendola 2020)。

　　上述顺铂的作用模式已经代表了金属药物抗癌活性的范例数年(Dasari和Bernard Tchounwou 2014)。然而，迄今为止，确定金属药物能够与包括蛋白质在内的几种生物底物紧密相互作用(Messori etal . 2014b;Merlino et al. 2017;Salerno et al. 2021)。金属药物与蛋白质的协同作用在药理作用方面有着巨大的影响。例如，顺铂一旦静脉给药，就会迅速与血清蛋白发生反应，包括最丰富的人血清白蛋白(HSA) (Massai et al. 2019)。结合的效果显著影响整体抗癌效果以及副作用的出现(Massai et al. 2019;Sarpong-Kumankomah and Gailer 2020)。蛋白质-金属化过程可能通过多种模式发生，包括共价结合或非共价相互作用(Messori etal . 2014a;Martín-Santos et al. 2015;Marzo et al. 2022)。这是设计无机药物的结果，这些药物基本上充当前药，在特定条件下选择性释放配体后进行激活。然而，应该记住的是，无机化合物的高通用性可以方便地用于制备具有独特稳定性和几何形状的配合物。当我们致力于开发具有天然产物形状和独特立体化学复杂性的化学结构的金属基化合物时，这些特征至关重要。换句话说，无机药物化学和无机化合物提供了有机分子无法复制的独特机会，因为有机分子不容易利用来构建3D复杂性。这些机会主要依赖于制备金属基配合物的机会，这种配合物具有前所未有的选择性抑制蛋白激酶的特异性(Feng etal . 2011)。值得注意的是，几年前，Meggers及其同事发表了一篇开创性的论文，报告了一个概念的证明，即精心定制的无机化合物可能会提供一定程度的复杂性，从而成功开发出具有前所未有特异性的创新KIs (Feng et al. 2011)。这些作者报道了六种含钌(II)或铱(III)金属中心的金属药物(图4)。

　　图4

　　

　　Meggers等人开发的六种复合物的化学结构这些是高选择性的octasporine蛋白激酶抑制剂。报告的IC50值(nM)是在100 μM ATP a存在下测定的。八面体吡哆咔唑金属复合物支架与蛋白激酶ATP结合位点的结合。金属中心与配位配体(A-D)结合控制分子支架的形状和官能团的呈现。这种八面体支架的一个独特之处在于，吡哆咔唑杂环和配体A的正交方向同时使其能够与铰链区域和富含甘氨酸的环b进行有效的相互作用。

　　值得注意的是，每种金属化合物都具有对单个蛋白激酶的高选择性，即GSK3R, PAK1, PIM1, DAPK1, MLCK和FLT4 (Feng etal . 2011)。基本上，所开发的化合物是传统的atp竞争性抑制剂，但结合非常规的球形和其他特性，包括刚性，使其具有高选择性的八面体配位TKIs。后一种特征允许对富含甘氨酸的环进行特定的相互作用，显著地促进了这些tki的独特特征。这些化合物的开发、实施和临床前测试可能对OC治疗产生的影响可以通过化合物OS6的活性检查得到很好的证明。它能够选择性抑制受体酪氨酸激酶FLT4(也称为VEGFR3)，后者在OC增殖中至关重要(Su et al. 2006;Sopo et al. 2019)。此外，还研究了其他基于金属的改进TKIs开发策略，包括金属-TKIs偶联物的合成和测试。这是为了解决目前在克服获得性和先天耐药以及纯有机化合物(如厄洛替尼和舒尼替尼)的剂量限制性副作用方面的局限性。

　　将抗肿瘤有机药物的作用与金属药物的作用结合起来的想法如今无处不在，并且只有由于两种药物的协同作用才能达到可能的疗效水平。在这方面，含Pt(IV)配合物特别有前途，因为在生理条件下，与存在Pt(II)中心的物种相比，这种氧化态的稳定性增加了。此外，增强的亲脂性增加了细胞的摄入量。通过Pt(IV)还原为Pt(II)，该支架在细胞内被激活，在细胞内产生顺铂和两个释放的轴向配体。最近，两种基于顺铂类结构的新型铂(IV)抗癌前药在轴向位置与伊马替尼或尼罗替尼衍生物结合(图5)(Li et al. 2023)。计算预测了这些前药对三个TK靶点PDGFR-α、c-KIT和T670I突变的c-KIT的抑制能力，并在分离酶上进行了验证。此外，对OC细胞株具有较强的抗氧化活性。在这里我们应该提到，这些药物的活性是改善相对于游离伊马替尼和尼洛替尼，由于他们的亲脂性增加时，配合到金属中心。

　　图5

　　

　　基于顺铂样化学结构及酪氨酸激酶抑制剂伊马替尼(A)和尼罗替尼(B)衍生物的铂(IV)抗癌前药

　　总的来说，这种方法的一些临床前有希望的证据表明，缀合物有可能规避或控制与选择性相关的问题，并改善药理学性质。已经制备了几种基于各种重金属的化合物，包括铂、钴、铁、铜，其中包括Qin及其同事在2019年报道的化合物(2019)。然而，关于金属基共轭tki发展策略的细节，我们建议参考bebeire etal .(2022)在2022年发表的一篇漂亮而全面的综述。我们概述了一些开发新型tki的有趣策略。这些策略尽管有优势，但都是基于过渡金属的使用，中心金属离子在体内保持惰性的可能性相对较小。这可能意味着一些副作用，如果没有精心设计的研究，可能会阻碍化合物的进一步发展。事实上，如果金属释放发生，金属的存在可能代表在硬币的另一面。最后，还应该注意到，只有对这些方面进行更系统的研究，才能确保更好地理解创新和非常规的tki (Boros et al. 2020)。

　　基于本报告中讨论的论点，它的结果是，除了有机分子正在被开发为治疗OC的特异性tki之外，无机化合物可能提供一种可靠的方法，以进一步扩大化学空间和化学多样性，朝着具有前所未有特异性的高度特异性创新化合物发展。同时，应该强调无机实体的临床应用目标，因为TKIs在OC中的临床应用仍然很遥远，只有更深入的研究和更大规模的筛查才能激发这一重要机会。

　　我们已经证明存在大量的研究致力于有机或无机小分子激酶抑制剂的合成和应用。然而，基于使用特定TKI的单一疗法的试验结果通常很差，其原因是OC的多样性很大，特别是HGSC肿瘤。这种异质性是使用基于几种特定激酶抑制剂和针对几种信号通路的治疗的必要性背后的主要障碍。

　　事实上，该领域的共识是，在一个信号路径中的特定步骤的目标并不是保证下游事件障碍的充分条件，下游事件可能被来自另一个进程的信号重新点燃。有两种可能的策略可以克服这个障碍:“水平”和“垂直”封锁。“水平”对应于有多个活性TKI且所有抑制剂针对不同途径的治疗，而“垂直”阻断旨在阻碍同一途径的几个步骤(Katopodis等人，2019)。

　　此外，每个特定病例的肿瘤都显示出不同的遗传异常和表达谱，因此导致个性化治疗策略的应用势在必行，包括分析患者来源的体外肿瘤类器官培养和DNA/RNA测序。在这里，重要的是采用的方法不仅能够保存来自患者的类器官，而且能够在体外保存肿瘤的原始特征。这些以患者为基础的样本的测序产生了大量的数据，足以设计有效的个体治疗策略。另一种可能性是患者来源的异种移植模型的进步，这里的主要挫折是防止对异种移植肿瘤的免疫攻击。另一种体外选择是所谓的基于微流体的芯片癌症模型，在这种模型中，多种癌症一起生长，以分析各种组合的激酶抑制剂的活性。

　　摘要。

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　　数据和材料的可用性

　　参考文献。

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