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药物化学/抗癌药/HDAC 抑制剂/Vorinostat

维基教科书,自由的教学读本
  • 亦叫 Suberoylanilide hydroxamic acid(SAHA),商品名 Zolinza
  • 是 hydroxamic acid 类第一个进入人体试验的化合物,也是第一个上市的 HDAC 抑制剂
  • 结构中的 aniline 是 hydrophobic cap,hydroxamic acid 是 ZBG,中间六个碳即为 linker
  • 2006 年 FDA 准许其用于经两种全身性治疗后仍出现进行性、持续性或复发性疾病表现之皮肤T细胞淋巴癌(Cutaneous T-cell lymphoma, CTCL),以及治疗多发性骨髓瘤

药物结构

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发展历史

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1996 年时 Charlotte Friend 发现当老鼠 erythroleukemia cells (MELC)使用 280 mmolar 的 dimethyl sulfoxide (DMSO)处理时,会有大约 60% 的细胞经过细胞分化变成正常的红血球,Paul Marks(时任人类遗传学与医学教授) 与 Ronald Breslow(当时时任哥伦比亚大学化学教授)认为这会是治疗癌症的新切入点,但当然不能直接拿 DMSO 当药品给人体使用,因此他们合作针对 DMSO 结构做修饰,Breslow 实验室负责药物化学研究与合成,Marks 负责生物活性测试


在他们初步合成的结构中,其中 N-methylacetamide 的活性是 DMSO 的五倍,但仍不够变成人体用的药物。因此他们决定合成两个 acetamide 并在中间以 linker 连接,使药物左右两边都具有药效基团(如果发挥药理作用的关键结构是 acetamide),或许能提高效价,合成一系列不同长度的 linker,其中六碳链长链的 hexamethylene bisacetamide (HMBA)的活性最优异,效价比单纯的 acetamide 高十倍;除此之外,他们也合成 suberoyl-bis-N-methylamide(将 HMBA 的 amide 调换,化合物 1),活性也比 acetamide 高十倍;亦试过将三个甚至四个 acetamide 接在一起,但活性就没有所提升。经过进一步的生物活性测试,他们决定拿 HMBA 做人体试验。虽然 HMBA 在癌症患者中表现出预期疗效,但所需的剂量太高。


后来他们猜想或许这些 compounds 的作用目标是酵素,也许是 metalloenzyme(笔者也不知道他们怎么猜的)。如果这是对的,那代表 DMSO 还有他们合成的 compound 上的 amides 会与金属交互作用,因此他们决定找一个更好的 metal ion binders。他们合成 suberoyl-bis-N-methylamide 的类似物但以 OH 基团取代原本的甲基,suberoyl-bis-hydroxamic acid(SBHA)。SBHA 的活性比 HMBA 优异,说明真的有可能这些 compounds 会与金属离子键结。如果真是如此,它们推想目标物会刚好有两个 metal ion 且相隔差不多六个碳的距离的可能性不大,也就是说 compounds 只需要一个药效基团就好,不必左右两边都需要,所以他们把其中一个 OH 换成亲脂性的 phenyl group,让 phenyl 能跟蛋白质上亲脂的区域交互作用,而合成出 SAHA。也果真,SAHA 在 MELC 细胞中抑制 HDAC 的效价比 SBHA 高约六倍,调整中间 linker 长度发现六个碳的活性是最适合,将 phenyl group 换成其他亲脂基团能增加药物与 HDAC 的键结能力但也增加药物的毒性。经过进一步的生物活性测试与老鼠试验,他们决定将 SAHA 推上人体试验


2001 年,Marks, Breslow 与 Richard Rifkind 共组 ATON Pharma Inc. 公司,获得哥伦比亚大学与 Sloan Kettering 专利权移转以及赞助他们做第一期人体试验。一期人体试验结果显示 SAHA 是个具有潜力的抗癌药,使得许多药厂想要买下 ATON 与 SAHA 的专利和数据。2004 年,Merck 收购 ATON 并完后后续的人体试验,让 SAHA 在 2006 年被美国 FDA 核准,2009 年被加拿大监管机构核准,2011 年被日本核准。SAHA 的成功启发后面 HDAC 抑制剂的开发与研究。

DMSO Acetamide HMBA 化合物 1 SBHA SAHA

X 光晶体显示(PDB 4LXZ)hydroxamic acid 基团与锌离子螯合,phenyl 基团则躺在酵素的疏水表面

药物合成

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此为其中一种方式,仍有需多合成方法