三氧 化二砷(As2O3)注射液(Trisenox®)，在2000年9月25日獲FDA批準(zhǔn)用于治療難治性復(fù)發(fā)性急性早幼粒性白血病(APL)，由Cephalon的(Teva子公司)上市銷售，后于2016年11月經(jīng)EMA批準(zhǔn)聯(lián)合維甲酸一線治療新確診中低危急性早幼粒細(xì)胞白血病。砒 霜，歷史上赫赫有名的毒 藥，自此開始作為治療藥物進(jìn)入人們的視野。那As2O3是如何改善人類的健康的，國(guó)內(nèi)的研究者對(duì)此也做出了巨大貢獻(xiàn)，本文對(duì)As2O3的發(fā)現(xiàn)、藥用機(jī)理、臨床療效、安全性及國(guó)內(nèi)研發(fā)情況簡(jiǎn)單介紹，揭開“砒 霜蜜糖”之謎。

       砒 霜與As2O3

       砒 霜又叫信石或鶴頂紅，作為歷史八大名毒 藥之一，漢質(zhì)帝劉纘和武大郎均死于此毒 藥。砒 霜的主要成分是三氧化 二砷。自然界的砷主要以**(As4S4)和雌黃(As2S3)兩種形式存在，**和雌黃加熱到一定溫度后砷在空氣中被氧化As2O3。古代的銀針試毒測(cè)試的就是不純砒 霜里的硫化物。As2O3外觀為白色霜狀粉末，故稱砒 霜。As2O3為無機(jī)劇毒品，致死量為0.1-0.2g。

       國(guó)內(nèi)As2O3的發(fā)現(xiàn)過程：從毒 藥到治療白血病藥物

       古人云“以毒攻毒”、“一物降一物”，藥力太過就變成了毒 藥，反之控制毒力又可成藥，千百年來莫不如此。作為以毒攻毒的典范，砒 霜也有作為入藥的記載，孫思邈在《備急千金要方》中首創(chuàng)利用砒 霜治療瘧疾，北宋的《開寶本草》、明朝李時(shí)珍的《本草綱目》都記載了砒 霜的藥性，明末清初陳司成用鍛煉后的砒 霜治療梅毒。西方在20世紀(jì)也有用亞砷 酸鉀治療白血病的記載，但未獲普遍接受[1]。

       20世紀(jì)70年代，國(guó)家要求城市醫(yī)生到鄉(xiāng)下為農(nóng)民看病，因此組成了“城市流動(dòng)醫(yī)療隊(duì)”服務(wù)鄉(xiāng)村，并強(qiáng)調(diào)“中國(guó)醫(yī)藥學(xué)是一個(gè)偉大的寶庫(kù)，應(yīng)當(dāng)努力發(fā)掘，加以提高”。在巡回過程中哈醫(yī)大一院的韓太云等發(fā)現(xiàn)由砒 霜、**(氯化亞汞)和**構(gòu)成的“713”注射液對(duì)某些腫瘤有效，但是**較大。1973年，張亭棟等人明確了以砒 霜和微量**構(gòu)成的“癌靈1號(hào)”注射液對(duì)白血病的治療作用。1974年，他們以哈醫(yī)大一院中醫(yī)科和檢驗(yàn)科的署名，發(fā)表論文明確提出“癌靈1號(hào)”可以治療多種白血病，有些急性白血病可以達(dá)到完全緩解(CR)。1979年，張亭棟等人在《黑龍江醫(yī)藥》發(fā)表論文，明確了“癌靈1號(hào)”的有效成分為As2O3，并且指出對(duì)急性早幼粒白血病(APL)效果，也就是現(xiàn)在的M3型白血病[1]。

       至此，國(guó)內(nèi)研究者最早提出As2O3治療M3型白血病(APL)的概念。但是，由于國(guó)內(nèi)的雜志多為中文，國(guó)內(nèi)的研究結(jié)果并未被國(guó)際醫(yī)學(xué)界知曉和接受。直到1998年，《新英格蘭醫(yī)學(xué)雜志》報(bào)道了紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心和康奈爾醫(yī)學(xué)院的研究，以As2O3治療APL病人，并且?guī)缀踹_(dá)到完全緩解，國(guó)際醫(yī)學(xué)界才廣泛接受As2O3對(duì)APL的治療作用[2]。

       As2O3治療APL的機(jī)制

       (1)As2O3誘導(dǎo)APL細(xì)胞分化和凋亡

       研究表明，As2O3能夠通過誘導(dǎo)細(xì)胞分化和凋亡兩個(gè)不同途徑促進(jìn)APL患者緩解[3](圖1)。大劑量的As2O3(0.5-2.0 μM)能夠誘導(dǎo)白血病的細(xì)胞凋亡：As2O3與巰基等相關(guān)基團(tuán)發(fā)生共價(jià)反應(yīng)，如在線粒體中通過Bcl-2和PTPC等特異性蛋白降低線粒體膜電位(ΔΨm)，電位變化導(dǎo)致細(xì)胞色素C釋放，從而激活半胱天冬酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。膜電位的變化還能夠增加線粒體ROS的釋放。另外，As2O3也可以通過其他途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，如抑制抗氧化酶GPx進(jìn)一步提高ROS水平；還能通過抑制IKK進(jìn)一步限制細(xì)胞存活因子NFκB的活化，促進(jìn)細(xì)胞凋亡[4]。低劑量As2O3(0.1-0.5μM)能夠誘導(dǎo)的分化，可能與cAMP途徑、核受體活性或組蛋白乙酰化的調(diào)節(jié)有關(guān)。

       (2)As2O3誘導(dǎo)致癌蛋白PML及PML-RARα降解

       無論是低濃度誘導(dǎo)分化還是高濃度的誘導(dǎo)凋亡，As2O3都是通過與致癌蛋白PML-RARα/PML巰基間的共價(jià)結(jié)合降解PML-RARα而發(fā)揮作用。研究表明，PML-RARα融合蛋白在超過98%的APL中表達(dá)。

       以陳竺、陳賽娟和王振義為代表的國(guó)內(nèi)科研工作者開展了As2O3治療APL的分子機(jī)制學(xué)研究。APL是AML的一種亞型(M3)，由于t(15；17)染色體易位，即15號(hào)染色體上早幼粒細(xì)胞性白血病基因(PML)和17號(hào)染色體上的維甲酸受體基因(RARα)，產(chǎn)生異常的PML-RARα融合基因，表達(dá)癌蛋白PML-RARα(圖2)，PML-RARα既能阻斷細(xì)胞分化，又能抑制凋亡。因此，t(15；17)染色體易位產(chǎn)生異常的PML-RARα融合基因可能是APL發(fā)病的主要機(jī)制之一。

       陳賽娟和陳竺等人在Science發(fā)文提出As2O3誘導(dǎo)PML和PML-RARα降解的機(jī)制[5]：砷劑通過結(jié)合PML-RBCC蛋白或PML-RARα蛋白鋅指區(qū)的半胱氨酸殘基上，或者結(jié)合在兩個(gè)同二聚體之間交聯(lián)形成的鋅指區(qū)中半胱氨酸，如ZF1中Cys60、Cys77、Cys80和ZF2的Cys72、Cys88、Cys91(圖3)，誘導(dǎo)PML蛋白或者PML-RARα融合蛋白的構(gòu)象發(fā)生變化(圖4)，促進(jìn)PML-RARα或PML蛋白的進(jìn)一步寡聚化，增強(qiáng)與泛素化酶UBC9的相互作用或增加修飾位點(diǎn)的暴露促進(jìn)這些蛋白質(zhì)的SUMO化。最終導(dǎo)致PML和PML-RARα致癌蛋白的泛素化和降解增強(qiáng)，誘導(dǎo)APL白血病細(xì)胞分化和凋亡。文章提出將PML和PML-RARα致癌蛋白作為As2O3的直接靶標(biāo)，這一作用機(jī)理為As2O3在未來白血病治療中的應(yīng)用開辟了新的前景。

       As2O3治療APL的臨床研究

       (1)As2O3治療復(fù)發(fā)性APL的試點(diǎn)臨床研究

       國(guó)內(nèi)的研究者使用As2O3治療APL病人獲得CR的結(jié)果引起了紀(jì)念斯隆-凱特琳癌癥中心研究者的興趣。他們啟動(dòng)了一項(xiàng)As2O3治療全反式維甲酸(ATRA)和蒽環(huán)類藥物化療后復(fù)發(fā)的APL患者的試點(diǎn)研究[2]。結(jié)果表明，單獨(dú)使用As2O3治療后，12名患者中11名達(dá)到CR。其中11個(gè)應(yīng)答者中的8人實(shí)現(xiàn)了分子水平的緩解，患者體內(nèi)已經(jīng)檢測(cè)不到APL致癌基因——PML-RARα融合基因的表達(dá)。

       (2)As2O3治療復(fù)發(fā)性APL的有效性

       在試點(diǎn)研究取得成功之后，研究者開啟了一項(xiàng)更大規(guī)模的開放標(biāo)簽、多中心單臂試驗(yàn)(PLRXAS01)[6]，用As2O3對(duì)40名復(fù)發(fā)或難治性APL患者進(jìn)行治療(患者接受過蒽環(huán)類和TARA治療后復(fù)發(fā))。與預(yù)期結(jié)果一致，40名患者中有34名(85%)達(dá)到CR，并且所有達(dá)到CR的患者PML-RARα融合基因不表達(dá)。在后期隨訪中，仍有27例患者存活，中位隨訪時(shí)間為484天。這項(xiàng)關(guān)鍵性試驗(yàn)為As2O3獲批治療ATRA/蒽環(huán)類藥物治療無應(yīng)答或復(fù)發(fā)的APL患者提供有力的數(shù)據(jù)支持。

       (3)As2O3的安全性

       自古以來砒 霜就作為毒 藥被廣泛應(yīng)用。無機(jī)砷也被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)和美國(guó)環(huán)境保護(hù)局列為致癌物質(zhì)。長(zhǎng)期暴露于低濃度砷環(huán)境會(huì)增加皮膚瘤、肝癌、膀胱癌和肺癌的發(fā)病率。砷中毒會(huì)引起周圍神經(jīng)病變、心肌病和腎功能衰竭等癥狀。

       但是拋開劑量談**都是不合適的。作為治療藥物，病人以0.15mg/kg/天的劑量靜脈注射As2O3時(shí)具有良好的耐受性。能夠觀察到輕微反應(yīng)是白細(xì)胞增多、胃腸病癥(例如惡心、嘔吐、腹瀉)、疲勞、發(fā)燒、頭痛、咳嗽和呼吸困難等不良反應(yīng)，并無3級(jí)以上嚴(yán)重的肝腎損傷。長(zhǎng)期使用As2O3聯(lián)合ATRA治療APL也并不會(huì)發(fā)生繼發(fā)性腫瘤。

       但As2O3治療APL會(huì)出現(xiàn)APL分化綜合征(APLDS)和心電圖(ECG)異常等嚴(yán)重不良反應(yīng)[6]。APLDS又被稱為“維甲酸綜合征”，可在ATRA或As2O3緩解誘導(dǎo)治療期間出現(xiàn)，癥狀包括發(fā)燒、呼吸困難、低血壓、體重增加、急性腎功能衰竭和肺部浸潤(rùn)等。在As2O3治療APL的關(guān)鍵臨床試驗(yàn)中(PLRXAS01)，APLDS的發(fā)生率為25%(10例)，其中三名患者的APLDS較嚴(yán)重。但是，發(fā)生APLDS患者都達(dá)到了CR。同樣，As2O3聯(lián)用ATRA治療APL的臨床試驗(yàn)中，APLDS的發(fā)生率和嚴(yán)重程度與單用As2O3相似。另外，As2O3治療APL可導(dǎo)致患者心電圖異常，包括QT間期延長(zhǎng)和完全房室傳導(dǎo)阻滯。在PLRXAS01試驗(yàn)中，63%的患者觀察到QT間期延長(zhǎng)。在其他研究中As2O3也會(huì)導(dǎo)致其他心臟不良事件包括房性心律失常和心肌梗死。因此，在砷劑治療前和治療期間，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行心電圖和電解質(zhì)監(jiān)測(cè)。

       As2O3在其他疾病的應(yīng)用

       As2O3除了被批準(zhǔn)應(yīng)用于治療APL外，還有多項(xiàng)針對(duì)其他實(shí)體瘤和血液瘤的臨床研究正在進(jìn)行之中。

       單用或聯(lián)用其他藥物如抗壞血酸、美法侖、地塞米松和硼替佐米治療復(fù)發(fā)性難治性多發(fā)性骨髓瘤(MM)，臨床研究已初步證明聯(lián)用的有效性。As2O3聯(lián)合沙利度胺和維甲酸治療骨髓增生異常綜合征(MDS)也顯示出臨床療效。另外，As2O3聯(lián)用低劑量阿糖胞苷治療AML、聯(lián)用干擾素α(IFNα)應(yīng)用于人T細(xì)胞嗜淋巴細(xì)胞病毒I型(HTLV-I)相關(guān)的成體T細(xì)胞白血病淋巴瘤(ATL)的臨床試驗(yàn)也在進(jìn)行中。

       As2O3治療各種實(shí)體腫瘤，包括膀胱癌、膠質(zhì)瘤、乳腺癌、肝癌、宮頸癌、結(jié)直腸癌、食道癌、生殖細(xì)胞腫瘤、肺癌和黑色素瘤也在研究之中。據(jù)報(bào)道，單用As2O3在肝細(xì)胞癌(HCC)、黑色素瘤和腎細(xì)胞癌的臨床效果有限，但是As2O3聯(lián)用化療藥在骨肉瘤和尤文肉瘤中顯示一定的治療作用。

       As2O3國(guó)內(nèi)研發(fā)情況

       到目前為止，用于治療APL的三氧化 二砷僅有注射液及凍干粉針劑等注射型被批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，針對(duì)其他劑型如口服溶液和膠囊劑型的研究也在進(jìn)行之中。另有復(fù)方三氧 化二砷糊劑用于治療牙髓失活。

       直到2008年，國(guó)內(nèi)才有國(guó)產(chǎn)化的As2O3注射液上市，給國(guó)內(nèi)APL患者帶來治療的希望。國(guó)內(nèi)注冊(cè)的企業(yè)主要有北京雙鷺和海南中化。另外有上海遙健醫(yī)療和濟(jì)南川成醫(yī)藥以2.2類新藥申請(qǐng)的口服液正在審評(píng)審批中。

       總 結(jié)

       As2O3用于治療APL雖為我國(guó)醫(yī)藥工作者首先發(fā)現(xiàn)，但由于歷史原因，未及時(shí)申請(qǐng)專利申請(qǐng)，也未能早于國(guó)外企業(yè)將As2O3推向市場(chǎng)。不過，從此例中我們意識(shí)到，中國(guó)寶貴的中藥資源中可能進(jìn)一步改善人類健康的有效成分，或許還沉睡著、尚未開發(fā)。從傳統(tǒng)藥物中尋找全新化學(xué)結(jié)構(gòu)的藥物、發(fā)現(xiàn)已有天然產(chǎn)物的新用途值，這得我們后輩繼續(xù)探索。

       參考文獻(xiàn)

       [1]饒毅, 黎潤(rùn)紅, 張大慶. 中藥的科學(xué)研究豐碑[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2015, 33(20):132-136.

       [2] N Engl J Med. 1998 Nov 5;339(19):1341-8.

       [3]Zhang T D , Chen G Q , Wang Z G , et al. **, a therapeutic agent for APL.[J]. Oncogene, 2001, 20(49):7146-7153.

       [4]Emadi A , Gore S D . ** – An Old Drug Rediscovered[J]. Blood reviews, 2010, 24(4-5):191-199.

       [5] Zhang X , Yan X , Zhou Z , et al. ** Controls the Fate of the PML-RAR alpha Oncoprotein by Directly Binding PML[J]. Science, 2010.

       [6] Soignet SL, Frankel SR, Douer D, et al. United States multicenter study of ** in relapsed acute promyelocytic leukemia. J Clin Oncol2001; 19:3852–60.

點(diǎn)擊下圖，觀眾預(yù)登記成功送20元話費(fèi)