金属抗癌药物设计的新策略和新趋势*

金属药物有许多其它药物无法比拟的独特性质,以顺铂为代表的铂类抗癌药物在癌症临床化疗中发挥了巨大作用。但是铂类药物的毒副作用严重限制了它们的实际疗效和适用范围,因此需要继续研究具有不同作用机理的新型金属抗癌药物,以改良或补充现有铂类药物的性能。本文重点介绍了近年来设计金属抗癌药物的一些新策略,包括改变铂类药物与DNA的作用模式、改进铂类药物对肿瘤的靶向性、研发非铂类金属抗癌药物和寻找DNA以外的作用靶标等。这些内容体现了该领域的最新发展趋势,为从事金属抗癌药物开发研究的科技人员提供了有益的参考信息。     

金属氮杂环卡宾配合物的抗肿瘤活性研究进展

自1978年顺铂成功地被开发成癌症临床治疗药物以来,金属配合物作为小分子抗癌药物的开发成为人们的研究热点。其中,氮杂环卡宾能与多种过渡金属中心形成稳定的共价键,这种特殊的稳定性使得金属氮杂环卡宾配合物具有被开发成药物的潜能。近年来,金属氮杂环卡宾配合物被发现具有良好的抗癌活性,激发了广大无机药物化学研究者的研究热情。综合笔者课题组在金属氮杂环卡宾抗肿瘤配合物方面的前期研究,本文将对银、金、铑和铂氮杂环卡宾配合物的抗肿瘤活性及作用机制进行综述,以期为新型金属氮杂环卡宾抗肿瘤化合物的设计合成提供参考。     

8-羟基喹啉及其衍生物金属配合物抗肿瘤和抗菌活性研究进展

铂类抗癌药物在临床上的成功应用,极大推动了金属药物化学的发展.寻找新型作用机制金属药物已成为药物化学研究领域的热点之一.本文就8-羟基喹啉及其衍生物金属配合物在抗肿瘤和抗菌方面的研究进展进行综述,从金属配合物的合成、结构、活性、作用机制、构效关系等总结了8-羟基喹啉及其衍生物金属抗肿瘤配合物的最新研究进展.对8-羟基喹啉及其衍生物金属抗菌配合物的研究也进行了总结,从中发现了一些活性基团及卤代效应的趋势,为设计和开发具有应用前景的8-羟基喹啉及其衍生物金属抗肿瘤、抗菌药物提供了重要的参考.     

金属配合物在肿瘤化学免疫治疗中的应用前景

肿瘤化学免疫治疗是免疫疗法与化学疗法相结合通过协同作用治疗肿瘤的一种新方法。以铂类药物为代表的金属药物是一类重要的化学抗肿瘤药物,其作用机理是与肿瘤细胞DNA形成交联物并阻止其复制;但是,这类药物存在严重的毒性和耐药性问题。近年来发现有些金属配合物在产生细胞毒性的同时,也通过多种机制参与机体的免疫调节过程,其中以诱导免疫原性细胞死亡（ICD）最为常见。本文简要介绍了肿瘤化学免疫治疗的基本概念以及与免疫抑制有关的肿瘤微环境,概述了金属配合物的免疫活性和调节免疫过程的基本原理,并以铂类药物为例总结了金属配合物调节免疫过程的可能途径,最后列举了若干具有ICD诱导潜力和其他免疫调节功能的非铂类金属配合物,指出了目前化学免疫治疗存在的问题和未来的应用潜力。化学治疗与免疫治疗结合既可以利用机体免疫系统增强金属配合物的抗肿瘤效果,又可以减少药物剂量,降低毒副作用,是设计金属抗肿瘤药物的新方向之一。     

靶向抑制拓扑异构酶和端粒酶的钌配合物研究进展

金属配合物抗肿瘤研究,尤其是铂类药物,已取得了相对令人瞩目的成功,但同时也面临着包括耐药性和毒副作用等诸多问题。近年来钌配合物作为新的抗癌药物引起了人们的注意。在非铂系药物中,金钌配合物;拓扑异构酶;G-四链体;端粒酶属钌配合物是最有前途的抗癌药物之一,国际上普遍认为钌和钌的配合物属于低毒性,容易吸收并在体内很快排泄。本文将着重介绍钌配合物与DNA结合后进一步引发的细胞内核酶活性抑制研究,从新的角度来诠释钌配合物的抗肿瘤研究最新进展。     

靶向抑制拓扑异构酶和端粒酶的钌配合物研究进展

金属配合物抗肿瘤研究,尤其是铂类药物,已取得了相对令人瞩目的成功,但同时也面临着包括耐药性和毒副作用等诸多问题。近年来钌配合物作为新的抗癌药物引起了人们的注意。在非铂系药物中,金属钌配合物是最有前途的抗癌药物之一,国际上普遍认为钌和钌的配合物属于低毒性,容易吸收并在体内很快排泄。本文将着重介绍钌配合物与DNA结合后进一步引发的细胞内核酶活性抑制研究,从新的角度来诠释钌配合物的抗肿瘤研究最新进展。     

紫苏醇芳基钌配合物的合成及抗肿瘤性能

紫苏醇作为既有癌症预防又有癌症治疗作用的少数几种天然产物之一,曾作为临床药物用于癌症的治疗。但是紫苏醇通过口服给药生物利用度低、给药剂量大,因而限制了它的临床应用。我们将紫苏醇进行化学修饰,作为配体引入到芳基金属配合物中,合成了一种新型芳基钌配合物Ru-L,并利用核磁共振氢谱、碳谱、电喷雾质谱及元素分析对其进行了基础表征。配合物Ru-L对肿瘤细胞A2780、A2780/DDP及MCF-7都表现出较高的细胞毒活性,而对正常细胞株毒性较小(IC_(50)200μmol·L~(-1)),表明紫苏醇芳基钌配合物可以克服紫苏醇给药量大和毒性大等缺陷。紫外可见及荧光光谱表明配合物具有较快的水解速率,可通过嵌入作用与CT-DNA结合,并通过静态猝灭与BSA/HSA相互作用。流式细胞术也揭示配合物将肿瘤细胞周期阻滞在G0/G1期,从而导致了肿瘤细胞的凋亡。以上结果表明,基于紫苏醇的芳基钌配合物Ru-L克服了紫苏醇的高剂量、高毒性等缺点。     

钌多吡啶配合物的合成、表征及其与DNA相互作用的研究

二十世纪七十年代,顺铂作为抗肿瘤药物在临床上的广泛使用,使无机过渡金属配合物的抗肿瘤活性成为生物医药领域的研究热点之一;随后研究者在数千个铂系金属配合物中又筛选出了毒性相对较低的广谱抗肿瘤药物卡铂和环硫铂[1].但是临床上化疗药物的疗效、毒副作用和肿瘤细胞的耐药性等问题仍是生物医药领域亟待解决的关键问题之一.钌和钌配合物在生物体内易于吸收和代谢,属于低毒性的化合物;而且钌配合物具有与铂配合物相似的分子结构,能够以插入方式、沟结合方式和静电作用方式与DNA分子交联,干扰核酸的生物功能.国际上已普遍认为,钌配合物将成为最有前途的抗肿瘤药物之一[2].     

从构效关系看铂配合物的抗癌作用

本世纪60年代末期,Barnett Rosenberg与其合作者发现了顺铂(cis-[PtCl_2(NH_3)_2]的抗癌活性.至今,顺铂作为一种有效的抗癌药物虽已广泛运用于临床,但它有严重的肾毒性和胃肠道反应,引起高音失听等副作用.同时顺铂水溶性低,水溶液不够稳定,缓解期短.为此,人们对铂配合物的抗癌活性与配合物结构关系以及配合物中各个配位基团对活性的影响进行了研究.企望能从具有抗癌活性的铂配合物中,筛选出高效、低毒、水溶性高、稳定性好的抗癌药物.     

1,10-菲咯啉及其衍生物铜配合物的抗癌活性研究进展

作为一种微量生命元素,铜在生物进程中扮演着重要角色,很多铜配合物呈现抑制癌细胞增殖的活性。本文论述了以1,10-菲咯啉及其衍生物为配体的铜配合物的抗癌活性研究进展,分析了其对DNA裂解的可能机理。对比顺铂类抗癌药物,展望了铜配合物作为抗癌药物的应用前景。     

钯(Ⅱ)类抗肿瘤药物研究进展

20世纪60年代,美国密执安州立大学Rosenberg发现了顺铂具有抗癌活性,开辟了金属类抗肿瘤药物研究的新领域.经过40余年的研究,已相继成功开发了卡铂、奈达铂、奥沙利铂、舒铂、洛铂和双环铂等铂类抗肿瘤药物.虽然对于铂类抗肿瘤药物研究取得了一定的成绩,但在临床使用过程中也存在一些问题,如其毒副作用和抗药性,限制了其在临床上的进一步广泛应用.为了解决这些问题,科研工作者开始寻找新的金属类抗肿瘤药物以弥补现有铂类抗肿瘤药物的不足.在金属元素中,唯有钯(II)与铂(II)配合物具有相似或相同的结构特征,进而表现出相近或相似的化学性质.因此,继铂类抗肿瘤配合物后,钯(II)配合物作为潜在抗肿瘤药物成为一个诱人的领域.本文综述了近年来钯(II)类抗肿瘤药物的研究进展,并探讨了其构效关系,这对于指导新型钯(II)类抗肿瘤药物的合成具有重要的参考价值.     

A Dogma in Doubt: Hydrolysis of Equatorial Ligands of PtIV Complexes under Physiological Conditions

Due to their high kinetic inertness and consequently reduced side reactions with biomolecules, Pt^IV complexes are considered to define the future of anticancer platinum drugs. The aqueous stability of a series of biscarboxylato Pt^IV complexes was studied under physiologically relevant conditions. Unexpectedly and in contrast to the current chemical understanding, especially oxaliplatin and satraplatin complexes underwent fast hydrolysis in equatorial position (even in cell culture medium and serum). Notably, the resulting hydrolysis products strongly differ in their reduction kinetics, a crucial parameter for the activation of Pt^IV drugs, which also changes the anticancer potential of the compounds in cell culture. The discovery that intact Pt^IV complexes can hydrolyze at equatorial position contradicts the dogma on the general kinetic inertness of Pt^IV compounds and needs to be considered in the screening and design for novel platinum‐based anticancer drugs.     

Anticancer platinum‐based complexes with non‐classical structures

Although classical platinum drugs such as cisplatin, carboplatin and oxaliplatin play a vitally important role in cancer treatment, nonselective distribution of platinum drugs in normal and tumor cells can induce serious gastrointestinal reaction, nephrotoxicity, ototoxicity, neurotoxicity and cross resistance, limiting their applications. Over the past few years, a great number of platinum complexes of non‐classical structures have been extensively investigated and evaluated in vitro and in vivo, some of them exhibiting considerable activity. In this review, platinum‐based complexes with non‐classical structures which have anticancer potential are described and several representative examples are discussed with their mechanism of action.     

Targeting platinum anti-tumour drugs: Overview of strategies employed to reduce systemic toxicity

Selective drug delivery is an important approach with great potential for overcoming problems associated with the systemic toxicity of chemotherapy, in particular, platinum-based chemotherapy. Finding successful strategies for the targeting of platinum anticancer drugs has therefore been a subject of extensive research. This review paper gives an overview of some of the different approaches that have recently been used in the development of targeted platinum anticancer drugs.     

Rational design of multi-targeting ruthenium- and platinum-based anticancer complexes

Platinum-based anticancer drugs, including cisplatin and its analogues, have played important roles in the clinical treatment of solid tumors over the past 38 years. However, poor selectivity, high toxicity and intrinsic or acquired drug resistance profoundly limit their application, which encourages the development of novel transition metal-based anticancer agents with different mechanisms of action. To this end, transition metal complexes that can simultaneously act on more than one target, termed as single-molecule multi-targeting complexes, have attracted increasing attention because of their enhanced efficacy and diminished chance of drug resistance. In this review, we systematically discuss the recent progress in the development of platinum- and ruthenium-based anticancer agents, in particular the rational design of platinum and ruthenium complexes with multi-targeting features.     

Natural Products Targeting the Mitochondria in Cancers

There are abundant sources of anticancer drugs in nature that have a broad prospect in anticancer drug discovery. Natural compounds, with biological activities extracted from plants and marine and microbial metabolites, have significant antitumor effects, but their mechanisms are various. In addition to providing energy to cells, mitochondria are involved in processes, such as cell differentiation, cell signaling, and cell apoptosis, and they have the ability to regulate cell growth and cell cycle. Summing up recent data on how natural products regulate mitochondria is valuable for the development of anticancer drugs. This review focuses on natural products that have shown antitumor effects via regulating mitochondria. The search was done in PubMed, Web of Science, and Google Scholar databases, over a 5-year period, between 2015 and 2020, with a keyword search that focused on natural products, natural compounds, phytomedicine, Chinese medicine, antitumor, and mitochondria. Many natural products have been studied to have antitumor effects on different cells and can be further processed into useful drugs to treat cancer. In the process of searching for valuable new drugs, natural products such as terpenoids, flavonoids, saponins, alkaloids, coumarins, and quinones cover the broad space.     

超分子抗癌药物双环铂的结构研究

铂类抗癌药物在水中的溶解度和稳定性直接与药物的活性和毒性有关.几十年来,为了改进药物的效能和降低药物的毒性,做了大量的研究.超分子铂类化合物可能具有与众不同的物理化学性质,我们成功设计和合成了一个新型的超分子抗癌药物-双环铂,己证实双环铂对人类的恶性肿瘤有好的治疗效果.用X射线单晶衍射法测定了双环铂的晶体结构,又用电喷雾离子化质谱研究了它在水溶液中的状态.根据实验结果提出了双环铂在水溶液中的结构模型,解释了双环铂在水中好的稳定性和溶解度.     

基于荧光效应的小分子抗癌药物释放体系研究进展

近年来,随着癌症发病率的不断升高,癌症治疗技术的更新和发展显得尤为重要,特别是化学疗法(Chemotherapy)的提出促进了荧光小分子抗癌药物释放体系的研究。 将具有荧光效应的有机小分子与抗癌药物结合在一起,使得药物释放体系表现出低毒性、优异的癌细胞靶向性和方便药物跟踪监测等特点。 因此,设计不同性能的前药可以研究抗癌药物释放的动力学过程,为实现癌症的精准治疗提供有力的工具。 本文主要介绍了基于喜树碱、SN-38和阿霉素等前药的研究进展,并对其发展前景作了展望。     

Explanation of the mechanism of carcinogenesis and syntheses of anticancer agents with high selectivity

Historically,leading anticancer agents have all been discovered by fortuitous events,and advances in the new anticancer agent proceed from random screening of a large quantity of the leading anticancer drug con-geners and individual and specific natural p…