靶向糖酵解调控酶的肿瘤代谢治疗

 

　　肿瘤细胞的快速增殖消耗大量能量，肿瘤细胞主要通过有氧糖酵解途径获取能量，以糖酵解途径代谢酶为靶点开发抗肿瘤药物是可行的。

 

　　肿瘤细胞无论是否缺氧都会启用糖酵解途径。葡萄糖转运体(GLUTs)转运葡萄糖入细胞内，己糖激酶(HK)磷酸化为葡萄糖-6-磷酸，又经过磷酸己糖异构酶、磷酸果糖激酶(PFK)等酶系列作用转化为丙酮酸，直接进入三羧酸循环途径或者由乳酸脱氢酶(LDHA)转化为乳酸。从丙酮酸转化得来的乳酸再经单羧酸转运体转运到胞外。肿瘤组织糖酵解关键代谢酶包括葡萄糖转运体(GLUTs)、己糖激酶(HK)、磷酸果糖激酶(PFK)异构体和丙酮酸激酶(PK)。需要提出的是，糖酵解调控酶活性受肿瘤微环境的变化而变化，单一靶点抑制不足以抑制肿瘤增殖，多靶点联合治疗需要重视。

 

　　抑制GLUTs

 

　　胞外葡萄糖由细胞膜上GLUTs转运入胞内并启动糖酵解途径。选择性抑制GLUTs，可阻断肿瘤细胞摄取葡萄糖，使其“饿死”。GLUT有10多种亚型，GLUT1，GLUT3和GLUT4的葡萄糖亲合力最高。GLUT1肿瘤组织表达增高。STF-31是一种磺胺类药，靶向抑制肾细胞癌GLUT1，抑制肾癌细胞增殖。染料木素(Genistein)是一种异黄酮类化合物，抑制肿瘤细胞摄入葡萄糖，用于膀胱癌治疗临床II期试验已完成，获得了一些初步的临床数据。

 

　　实验室证据提示，非特异性葡萄糖转运体抑制剂Fasentin与GLUT1直接结合，抑制前列腺癌细胞和白血病细胞摄入葡萄糖，可增敏化疗。根皮素通过抑制GLUT1，降低去缺氧诱导因子表达，增敏多柔比星。

 

　　抑制HK

 

　　人类HK有4种亚型，大部分恶性肿瘤高表达HK。HK胞内捕获葡萄糖，转化为6-磷酸葡萄糖。多肿瘤细胞特别依赖HK2亚型，原因不清楚，选择性抑制HK2，肿瘤细胞不通过表达其他亚型逃避。葡萄糖类似物2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)竞争性抑制HK2活性。2-DG胞内被HK2磷酸化为2-脱氧葡萄糖-6-磷酸(2-DG-P)，2DG-P无法代谢，竞争性抑制葡萄糖-6磷酸代谢酶。相对充足的实验室证据显示，足量2-DG造成细胞凋亡，增敏化疗。2-DG正在进行临床I/II试验，初步临床数据提示耐受良好，且联合多西他赛使用安全，乳腺癌和头颈肿瘤具一定疗效。

 

　　乳糖类似物3-溴丙酮酸(3-BrPA)将HK2中巯基烷基化直接抑制HK2活性，比2-DG更有效。同时又是较强烷化试剂，对肿瘤细胞有细胞毒性。实验室研究证据，肝癌和乳腺癌动物模型有很好抗肿瘤活性，和增敏化疗。2013年3月美国FDA批准将3-BrPA作为“孤儿药”用于肝和肝内胆管癌治疗。

 

　　选择性HK2抑制剂氯尼达明(Lonidamine)1987年在意大利上市，治疗原发性肺癌、前列腺癌、乳腺癌等。氯尼达明抑制HK2而延长患者生存时间。由于在高、低水平糖酵解神经胶质瘤中HK2形态不同，氯尼达明仅会抑制糖酵解水平较高神经胶质瘤中的HK2，在糖酵解水平较低的神经胶质瘤中它反而会刺激肿瘤生长。鉴于临床无法有效开展肿瘤组织糖酵解水平监测工作，因而，该药应用受限。

 

　　抑制磷酸果糖激酶

 

　　磷酸果糖激酶2(PFK2)也是一种糖酵解调控酶，通过生成果糖-2，6-二磷酸(F-2，6BP)激活PFK1，增加糖酵解通量。大部分PFK2的亚型都是双功能酶，同时具有磷酸果糖激酶和磷酸酶活性，也通过催化F-2，6-BP降解降低PFK1活性。

 

　　多数肿瘤组织表达PFK2亚型PFKFB3，PFKFB3没有磷酸酶活性。激酶活性受控制肿瘤代谢的ＲAS和AMPK信号通路调控影响。动物实验发现，靶向抑制PFKFB3化合物降低F-2，6-BP水平，减缓移植瘤生长。以该酶为靶点开发药物开始受到业内的关注。3PO是PFKFB3小分子选择性抑制剂。实验室证据显示，明显抑制动物模型移植瘤Fru2，6-BP合成、葡萄糖摄入速度和乳酸分泌，肿瘤细胞生长。PFK15是二代3PO，为3PO吡啶环替换为喹啉环的衍生物，对PFKFB3抑制活性提升了100倍。

 

　　抑制PK

 

　　人体组织表达丙酮酸激酶M基因(PKM)产物，得到PKM1和PKM2两亚型。所有肿瘤细胞都表达PKM2。PKM2促有氧糖酵解，存在方式有两种，高活性四聚体和低活性二聚体形式，其活性受肿瘤生长相关调控信号途径磷酸化调节，PKM2被磷酸转化为低活态。低活性态丙酮酸激酶有助于促丙酮酸激酶上游糖酵解产物进入合成途径。抑制PKM2激酶对有氧糖酵解和具重要作用。

 

　　TT-232(CAP-232)以PKM2为靶点的抑制剂。体外抑制20种不同类型人类肿瘤细胞增殖（抑制率50%～95%），和强诱导肿瘤细胞凋亡。动物模型多种移植瘤的生长抑制率也多在50%及以上，甚至移植瘤消失。临床I期和II期研究结果显示，耐受性良好，药物相关不良反用不明显。初步临床资料还显示，可能具有临床疗效。

 

　　抑制乳酸脱氢酶

 

　　乳酸脱氢酶（LDH）分别将丙酮酸和NADH与乳酸和NAD+进行互相转变。LDHA是其中的一种亚型，很多肿瘤细胞都表达。目前开发中的LDH抑制剂也都是针对该亚型。充足的证据证实，肿瘤细胞过表达LDHA，与肿瘤增殖速度密切相关。研究表明，LDHA抑制剂能减缓动物模型人移植瘤的生长，人们因此开始关注LDHA是否能够成为肿瘤代谢治疗靶点。

 

　　单羧酸转运体(MCTs)将肿瘤细胞乳酸排出。肿瘤组织内部存在共生关系，即存在于不同微环境间的细胞以肿瘤组织自身代谢的乳酸作为能量来源，使得不同微环境下的肿瘤细胞快速生长繁殖得以维护。破坏乳酸转运体可有效切断这种共生关系，和有效制有氧糖酵解过程。

 

　　FX11是LDHA选择性抑制剂，尤其适宜于低氧微环境下抑制多种人肿瘤细胞生长，和动物模型人异种移植瘤生长。

 

　　AZD-3965是MCT1抑制剂，治疗淋巴瘤的II期临床试验在进行中。MCT1抑制剂还有α-氰基-4-羟基肉桂酸，实验室证据显示，具有一定抗肿瘤活性。