多发性骨髓瘤(multiplemyeloma,MM)是一种起源于B细胞系的恶性肿瘤,其特征为产生单克隆免疫球蛋白的异常浆细胞增多,并在骨髓内恶性增殖,引起骨折和骨髓功能衰竭 。据美国癌症协会(ACS)报道,2015年有超过26800例新增病例,有11240患者死于该病。它是仅次于非霍奇金氏淋巴瘤的第二大血液恶性肿瘤,其发病率占所有肿瘤的1%,血液系统恶性肿瘤的10%。男性发病率高于女性;若家族中有患此病的,其后代也有患病的风险。
大量研究发现,哺乳动物细胞周期的G1期到S期由周期蛋白依赖性激酶或周期素依赖性激酶-2 (cyclin-dependent kinase-2,CDK2)控制,CDK2抑制剂可以使细胞停止在G1期。后来发现P21waf1可以调节CDK2的活性,工作原理是:P21waf1通过与CDK2络合,阻止Rb的磷酸化,使之不能释放E2f,细胞停滞于G1期不能进入S期。
帕比司他Farydak(Panobinostat)是一种组蛋白脱乙酰酶(HDAC)抑制剂, HDACs催化组蛋白和一些非组蛋白蛋白的赖氨酸残基去除乙酰基。HDAC活性的抑制导致组蛋白的乙酰化增加,导致染色质松弛的表观遗传学改变,导致转录激活。
在体外,Farydak帕比司他引起乙酰化组蛋白和其他蛋白质的积累,诱导一些转化细胞的细胞周期阻滞和/或细胞凋亡。在用Farydak治疗的小鼠的异种移植物中观察到乙酰化组蛋白水平的增加。与正常细胞相比,Farydak对肿瘤细胞的细胞毒性更高。
通过阻断组蛋白去乙酰酶发挥作用,能浓度依赖性地增加组蛋白和微管蛋白的过乙酰化,引发细胞周期终止和细胞凋亡,而不影响健康细胞。
哺乳动物细胞周期与CDK2的调节作用
与此同时,有研究表明,组蛋白去乙酰化酶(histone deacetylase,HDAC)的抑制剂能够使细胞周期停止在G1和G2期。并且抑制HDAC也可以促进P21waf1基因的表达,所以HDAC是潜在的抑制肿瘤生长的靶点。组蛋白存在于染色质的大部分蛋白中,表面带有正电荷,组蛋白的赖氨酸尾部被乙酰化后,中和了组蛋白的正电荷,降低了染色质分子内与磷酸基团负电荷的相互作用,从而使染色质变得更松散,促进DNA的转录,使细胞增殖。HDAC抑制剂有效抑制HDAC作用,减少组蛋白乙酰化,阻止细胞分裂。
通过大量的细胞实验,包括HCT116细胞、A549 (NSCLC)、MDA435细胞、造血细胞株等,最终发现LAQ824具有良好的抗肿瘤活性和诱导细胞凋亡的作用。并且在正常人的细胞中使用高剂量的LAQ824,只会观察到细胞周期被抑制,而不会发散细胞凋亡,一旦停止使用LAQ824,正常细胞就会恢复正常状态。
于是研究人员对LAQ824做了临床前研究,发现它能被肿瘤细胞快速吸收,在狗和人体中它的活性代谢物能够稳定地存在,但是,在体内实验却发现,LAQ824对CYPs 1A2、2D6、2C9、2C19和E1有微弱地抑制作用,对CYP3A4/5有中等强度抑制作用,这就导致在与其他药物合用时,LAQ824的血药浓度会偏高。在安全性方面,主要集中在肠道反应、免疫抑制、与造血功能功能方面,有实验证明,中国仓鼠摄入LAQ824之后,会有染色质断裂的危险。为了寻求更安全的化合物,研究人员对LAQ824进行优化。
综合安全性、细胞毒性、与抑制剂效果等各方面考虑,最终得到LBH589作为候选药物,也就是所说帕比司他(Panobinostat),经过大量临床试验,于2015年2月23日由美国FDA批准上市,商品名Farydak,是第一款治疗多发性骨髓瘤的HDAC抑制剂。
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