胰 腺癌是一種惡性程度高、難診斷和難治療的消化道惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率近年來(lái)在全球持續(xù)上升。目前，胰 腺癌的5年生存率＜1%，是預(yù)后最差的惡性腫瘤之一。由于胰 腺癌早期癥狀是非特異性，其早期確診率不高，確診時(shí)往往已經(jīng)進(jìn)入晚期。目前胰 腺癌的標(biāo)準(zhǔn)療法是：FOLFIRINOX（葉酸、5-氟尿嘧啶（5-FU）、伊諾替康和奧沙利鉑）和吉西他濱與Nab-紫杉醇聯(lián)用，但這些療法對(duì)患者來(lái)說(shuō)收效甚微，且會(huì)出現(xiàn)耐藥性和系統(tǒng)**。因此，亟待開發(fā)新型胰 腺癌治療藥物。
圖一 QD325衍生化
在新的研究中，研究人員通過(guò)對(duì)先前開發(fā)的先導(dǎo)化合物QD325進(jìn)行衍生化找到了靶向GPX4介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞死亡的新型藥物分子QD394和QD394-Me。
圖二 衍生物QD385到QD395的合成
如圖二所示，研究人員首先通過(guò) CeCl3催化的偶聯(lián)反應(yīng)合成了QD325衍生物QD385到QD395。并通過(guò)細(xì)胞活性篩選發(fā)現(xiàn)QD394活性較好，其對(duì)MIA PaCa-2（IC50 = 0.64 ± 0.04 uM）、PANC-1（IC50 = 0.34 ± 0.03 uM）、 BxPC-3（IC50 = 0.9 ± 0.2 uM）三種胰 腺癌細(xì)胞均表現(xiàn)出了較好的抑制活性。
圖三 原料1的制備
圖二中用于衍生的原料1的制備路線如圖三所示，該路線以二甲氧基苯甲醛(2)為原料，經(jīng)過(guò)硝基化得到3,6-二甲氧基-2-硝基苯甲醛(3)，然后與氨基甲醛縮合得到中間體4，然后中間體4與鋅粉和醋酸作用得到中間體5，中間體5發(fā)生氧化脫甲基反應(yīng)即可得到中間體1。
圖四 WB試驗(yàn)
接下來(lái)，研究人員對(duì)QD394的作用機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)探索。圖四顯示，QD394可有效抑制STAT3磷酸化。
圖五 QD394功能實(shí)驗(yàn)
進(jìn)一步的研究發(fā)現(xiàn)，QD394可有效提高細(xì)胞的ROS水平，并降低細(xì)胞中的GSH/GSSG比率（圖五）。顯示QD394可通過(guò)作用與GSH氧化途徑，提高細(xì)胞的ROS水平，并提示QD394可能通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞鐵死亡來(lái)產(chǎn)生抗腫瘤作用。
圖六 QD394聯(lián)用藥物及其作用機(jī)制
接著，研究人員通過(guò)藥物聯(lián)用來(lái)證明QD394可能的作用機(jī)制是鐵死亡。研究顯示，去鐵敏（deferoxamine，DFO）和deferasirox兩種鐵螯合劑可有效阻止QD394誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，這說(shuō)明QD394的細(xì)胞毒與鐵有關(guān)。兩種鐵死亡抑制劑表現(xiàn)出了不同的作用，其中Liproxstatin-1可抑制QD394誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，而ferrostatin-1未表現(xiàn)出該作用。 Z-VAD（一種半胱氨酸蛋白酶依賴性細(xì)胞凋亡抑制劑）和necrostatin-1（壞死性凋亡抑制劑）不能抑制QD394誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡，氯喹（自噬抑制劑）可輕微抑制QD394誘導(dǎo)的細(xì)胞死亡。這些研究結(jié)果表明，QD394極有可能通過(guò)鐵死亡途徑誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡。
圖七 脂質(zhì)過(guò)氧化即GPX4相關(guān)實(shí)驗(yàn)
脂質(zhì)過(guò)氧化和GPX4與鐵死亡密切相關(guān)，研究顯示QD394可顯著促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化，而GPX4敲除后QD394的細(xì)胞**明顯降低，說(shuō)明QD394產(chǎn)生細(xì)胞毒與GPX4密切相關(guān)。
圖八 蛋白質(zhì)組學(xué)研究
進(jìn)一步的蛋白質(zhì)組學(xué)研究顯示，QD394可有效降低線粒體中蛋白的表達(dá)（主要下調(diào)線粒體蛋白LRPPRC和PNPT1）。
圖九 與FDA批準(zhǔn)藥物聯(lián)用
QD394與現(xiàn)有FDA批準(zhǔn)的藥物（包括Napabucasin、 As2O3和olaparib）聯(lián)用發(fā)現(xiàn)，QD394與這些藥物表現(xiàn)了一定的協(xié)同抗癌能力。
圖十 藥動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)
上述研究顯示了QD394顯著的胰 腺癌藥物開發(fā)潛力，但后續(xù)藥動(dòng)學(xué)研究顯示QD394在血漿穩(wěn)定性方面欠佳，半衰期僅為6分鐘。因此，研究人員進(jìn)一步開發(fā)了藥動(dòng)學(xué)數(shù)據(jù)更好的QD394-Me（結(jié)構(gòu)式見圖十一），其血漿半衰期可以達(dá)到120分鐘以上（圖十）。
圖十一 QD394-Me的開發(fā)和作用機(jī)制
QD394-Me藥效及功能評(píng)價(jià)顯示，QD394-Me作用機(jī)制與QD394相似，同時(shí)具有較好的藥效。
圖十二 QD394-Me藥效及功能評(píng)價(jià)
從QD394到QD394-Me的胰 腺癌開發(fā)，不但提供了QD394和QD394-Me兩個(gè)藥物分子，進(jìn)一步的胰 腺癌藥物開發(fā)提供了可能；同時(shí)，該類藥物分子與現(xiàn)有上市藥物分子聯(lián)用可顯示出協(xié)同作用，具有組合藥物開發(fā)潛力。期待該類藥物分子早日上市，造福廣大胰 腺癌患者。
參考文獻(xiàn)：
1.A Novel Redox Modulator Induces a GPX4-Mediated Cell Death That Is Dependent on Iron and Reactive Oxygen Species，2020.
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