雙磷酸鹽類藥物研究進展-王杰軍教授

1、雙膦酸鹽類藥物的研究進展上海長征醫(yī)院王杰軍雙磷酸鹽藥物的分類與進展雙磷酸鹽藥物的分類與進展通用名通用名上市國上市國家家國內(nèi)上市時國內(nèi)上市時間間目前代表目前代表生產(chǎn)廠家生產(chǎn)廠家依替膦酸鈉依替膦酸鈉(Etidronate)美國美國19961996年年依依 膦膦邦得林邦得林江蘇正大天晴藥業(yè)江蘇正大天晴藥業(yè)成都制藥廠成都制藥廠氯屈膦酸鈉氯屈膦酸鈉Clodronate芬蘭芬蘭19881988年年骨骨 膦膦固固 令令德國先靈制藥德國先靈制藥南京制藥南京制藥帕米膦酸二鈉帕米膦酸二鈉PamidronatePamidronate瑞士瑞士19961996年年阿可達阿可達博博 寧寧諾華制藥諾華制藥深圳海王制藥深圳海

2、王制藥阿倫膦酸鈉阿倫膦酸鈉Alendrinate美國美國19981998年年福善美福善美默沙東制藥默沙東制藥伊班膦酸鈉伊班膦酸鈉Ibandronate德國德國20012001年年艾艾 本本河北醫(yī)科大學(xué)生物工程中河北醫(yī)科大學(xué)生物工程中心心唑來膦酸唑來膦酸Zoledronate瑞士瑞士20042004年年天晴依天晴依泰泰江蘇正大天晴藥業(yè)江蘇正大天晴藥業(yè)雙雙 膦膦 酸酸 鹽鹽 分分 類類 Alendrinate 、Ibandronate 抑制抑制 GTP結(jié)合蛋白結(jié)合蛋白 轉(zhuǎn)錄后的修飾轉(zhuǎn)錄后的修飾 破骨細胞活性喪失破骨細胞活性喪失 破骨細胞調(diào)亡破骨細胞調(diào)亡 Clodronate 細胞內(nèi)細胞內(nèi) 代謝形成

3、代謝形成 亞甲藍亞甲藍 累積累積 破骨細胞活性降低破骨細胞活性降低含氨基含氨基不含氨基不含氨基OHO P OHCl C ClHO P OHO氯屈磷酸鈉（一代）OHO P ONaH2NCH2 C OHHO P ONaO帕米磷酸二鈉（二代）OHO P ONaCH3(CH2)4NCH2CH2 C OHH2OCH2 HO P OHO伊班磷酸鈉（三代）Ref1. Ref1. Green JR, Mller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate comp

4、ound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751. Ref2. 2. Green JR, Seltenmeyer Y, Jaeggi KA, Widler L. Renal tolerability profile of novel, potent bisphosphonates in two short-term rat models. Pharmacol Toxicol. 1997;80:225-230.唑來膦酸 最新一代、強效雙磷酸鹽最新一代、強效雙磷酸鹽1,21,2 雜環(huán)中含氮的雙磷酸鹽，組雜環(huán)中含氮的雙磷酸鹽，組成：成：一個雙磷酸鹽骨架結(jié)構(gòu)一個雙磷酸鹽骨架

5、結(jié)構(gòu) 引入含氮咪唑環(huán)、在關(guān)引入含氮咪唑環(huán)、在關(guān)鍵位上含有鍵位上含有2 2個氮原子個氮原子幾種雙膦酸鹽作用強度比較 雙磷酸鹽雙磷酸鹽 抗骨吸收能力抗骨吸收能力 Etidronate 1 Clodronate 10 Pamidronate 100 Risedronate 5,000-10,000 Alendronate 1,000 Ibandronate 10,000 Zoledronate 20,000Ref1:Fleisch H.Bisphonates:Pharmacology and use in the treatment of tumor-induced hypercalcaemia a

6、nd metastatic bone disease.Drugs,199:,42:919Green JR, et al. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.103102101100100101102103104105106體外相對抑制強度（小鼠顱蓋骨培養(yǎng)）OlpadronateIbandronateClodronateEtidronateNeridronatePamidronateAlendronateRisedronateZoledronic AcidZoledronic Acidr = 0.97體內(nèi)相對抑制強度，高鈣血癥小鼠雙膦酸鹽在體內(nèi)作用強度的比較雙膦酸

7、鹽在體內(nèi)作用強度的比較雙膦酸鹽的相對抑制強度雙膦酸鹽的相對抑制強度1 1Ref1: Ref1: Green JR, Mller K, Jaeggi KA. Preclinical pharmacology of CGP 42446, a new, potent, heterocyclic bisphosphonate compound. J Bone Miner Res. 1994;9:745-751.0.050.051.001.002.772.777.447.4435.9035.9043.6043.608478470100200300400500600700800900clopamolpal

8、erisibazol篩查理想的雙膦酸鹽藥物篩查理想的雙膦酸鹽藥物 在新的藥物學(xué)模型中篩查出在新的藥物學(xué)模型中篩查出300300種雙膦酸鹽類似物種雙膦酸鹽類似物 目標：目標：新的化學(xué)結(jié)構(gòu)新的化學(xué)結(jié)構(gòu)抗骨吸收能力更強抗骨吸收能力更強骨鹽沉著作用降低骨鹽沉著作用降低腎臟和胃腸耐受性好腎臟和胃腸耐受性好生物利用度提高生物利用度提高骨破壞的機理類骨質(zhì)類骨質(zhì)礦化骨礦化骨成骨細胞成骨細胞破骨細胞破骨細胞 內(nèi)襯細胞內(nèi)襯細胞骨細胞生理學(xué)骨細胞生理學(xué)骨細胞生理學(xué)骨細胞生理學(xué) 破骨細胞前體破骨細胞活化增殖溶解的骨鹽溶解的骨鹽消化的有機質(zhì)消化的有機質(zhì)H+蛋白水解酶蛋白水解酶成骨細胞成骨細胞占據(jù)吸收空洞占據(jù)吸收空洞合成

9、合成骨基質(zhì)骨基質(zhì)鈣鹽沉積的骨鈣鹽沉積的骨鈣鹽沉積鈣鹽沉積雙磷酸鹽的作用機制雙磷酸鹽的作用機制與磷灰石相結(jié)合與磷灰石相結(jié)合選擇性聚積在選擇性聚積在破骨細胞周圍破骨細胞周圍有過量骨質(zhì)溶解時局部釋放有過量骨質(zhì)溶解時局部釋放破骨細胞活性破骨細胞活性破骨細胞數(shù)量破骨細胞數(shù)量抑制分化成熟抑制分化成熟抑制在骨表面粘附抑制在骨表面粘附酸產(chǎn)生減少酸產(chǎn)生減少酶活性降低酶活性降低異戊烯化降低異戊烯化降低促使細胞凋亡促使細胞凋亡細胞骨架改變細胞骨架改變產(chǎn)生細胞毒產(chǎn)物產(chǎn)生細胞毒產(chǎn)物-ATP-ATP類似物類似物抑制破骨細胞形成、分化成熟抑制破骨細胞形成、分化成熟和活性，促進其凋亡和活性，促進其凋亡骨吸收過程中局部釋放骨吸

10、收過程中局部釋放濃集在新礦化的骨質(zhì)和破濃集在新礦化的骨質(zhì)和破骨細胞下骨細胞下調(diào)制成骨細胞和破骨細胞之調(diào)制成骨細胞和破骨細胞之間信號傳遞間信號傳遞雙磷酸鹽的作用機制雙磷酸鹽的作用機制RasRhoMevalonate Geranyl diphosphate Farnesyl diphosphate Geranylgeranyl diphosphateHMG-CoA含氮雙磷酸鹽抑制鳥苷三磷酸結(jié)含氮雙磷酸鹽抑制鳥苷三磷酸結(jié)合蛋白的異丙烯化，此過程是破合蛋白的異丙烯化，此過程是破骨細胞形成、發(fā)揮活性和存活所骨細胞形成、發(fā)揮活性和存活所必需的。必需的。含氮雙磷酸鹽作用的分子機制Ref:Adapted wi

11、th permission from Dunford JE, et al. J Pharmacol Exp Ther. 2000;296:235-242. 對0.1 M 雙磷酸鹽處理的J774細胞抑制法尼基二磷酸鹽合成酶活性92%92%22%22%8%8%1%1%60%60%CtrlClodEtidPam Zol Til100 M 40 hr 17 kD26 kD21 kD70 kD60 kD含氮雙磷酸鹽抑制兔破骨細胞蛋白異戊烯多轉(zhuǎn)酶Ref:Coxon et al. J Bone Miner Res. 2000;15:1467-1476.02004006008001,000ZolRisAle對

12、照PamCaspase活性/對照% 平均值 標準差含氮雙磷酸鹽激活兔破骨細胞中Caspase-3樣蛋白酶Ref:Benford HL, et al. Calcif Tiss Int. 1999;64(suppl 1):S45. Abstract 0-33.未凋亡的破骨細胞未凋亡的破骨細胞 細胞凋亡細胞凋亡雙磷酸鹽雙磷酸鹽凋亡中的破骨細胞凋亡中的破骨細胞 Caspase Caspase 激活激活 細胞質(zhì)濃縮細胞質(zhì)濃縮 細胞核碎裂細胞核碎裂 空泡形成空泡形成含氮雙磷酸鹽促進破骨細胞凋亡含氮雙磷酸鹽促進破骨細胞凋亡雙膦酸鹽的抗癌作用唑來膦酸臨床前期的抗腫瘤效應(yīng) 在體外抑制各種人腫瘤細胞株的增殖和降低

13、其在體外抑制各種人腫瘤細胞株的增殖和降低其存活能力存活能力 在體外誘導(dǎo)各種人腫瘤細胞株的凋亡在體外誘導(dǎo)各種人腫瘤細胞株的凋亡 在體外抑制人乳腺癌細胞侵入細胞外基質(zhì)在體外抑制人乳腺癌細胞侵入細胞外基質(zhì) 在體外抑制人內(nèi)皮細胞增殖在體外抑制人內(nèi)皮細胞增殖 在體內(nèi)抑制血管形成在體內(nèi)抑制血管形成 與抗癌藥物具有強的協(xié)同作用與抗癌藥物具有強的協(xié)同作用唑來膦酸減少 MDA-MB-231 人乳腺癌細胞存活能力Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468. 2000 Cancer Rese

14、arch Campaign.細胞存活能力，比對照細胞存活能力，比對照 % %雙磷酸鹽濃度, mMRef:Ref:Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-1468.101251005025050zlo 濃度, M100細胞存活能力，比對照細胞存活能力，比對照 % % MDA-MB-231 乳腺癌細胞 正常 3T3 成纖維細胞75唑來膦酸降低腫瘤細胞存活能力但對正常成纖維細胞無影響Ref:Adapted with permission from Senaratne SG, et al. Br J Cancer. 2000;82:1459-146

15、8. 2000 Cancer Research Campaingn.0100502501050DNADNA碎片碎片, , 比對照比對照% %ZolPam75100雙磷酸鹽濃度, M唑來膦酸誘導(dǎo)人Hs-578t 乳腺癌細胞凋亡凋亡細胞凋亡細胞, , 比對照比對照% %Zol 10 M8006004002000對照Paclitaxel2 nMZol+ paclitaxelRef:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619. 唑來膦酸與Paclitaxel 誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡的協(xié)同作用凋亡細胞凋亡細胞,

16、, 占總細胞數(shù)占總細胞數(shù)% % 8006004002000對照Tam Zol Zol + TamRef:Jagdev SP, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2619.Tam:00.010.100.010.1 MZol:000100100100 M唑來膦酸和Tamoxifen誘導(dǎo)乳腺癌細胞凋亡的協(xié)同作用放射圖像檢查損傷區(qū)域放射圖像檢查損傷區(qū)域, mm, mm2 2Zol1 g43210每只小鼠劑量/天Iba1 gAle10 gRef:Green JR, et al. Ann Oncol. 2000;11(suppl 4

17、):14.唑來膦酸減少人乳腺癌細胞對裸鼠的骨損害不治療抑制抑制, , 占對照占對照% %bFGF = Basic fibroblast growth factor; EDTA = Ethylenediamine-tetraacetic acid.Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.ZolEDTA100500150*bFGF-誘導(dǎo)的131030濃度, M*唑來膦酸抑制人臍靜脈內(nèi)皮細胞增殖對小鼠生長因子預(yù)埋模型，低劑量的唑來膦酸抑制血管形成對小鼠生長因子預(yù)埋模型，低劑量的唑來膦酸抑制血管形成* Wood J, et al. Proc Am Soc Clin Oncol. 2000;19:664a. Abstract 2620.Zol, g/kg SCZol, g/kg SCbFGF-bFGF-誘導(dǎo)的血管形成抑制率誘導(dǎo)的血管形成抑制率 % %組織濕重0255075100110100血含量唑來膦酸：抗腫瘤潛能正在進行的唑來膦酸抗腫瘤活性研究體外與抗腫瘤藥物的協(xié)同研究體外與抗腫瘤藥物的協(xié)