抗肿瘤新药NK-1项目初步报告

HDAC抑制剂的研究进展

韩民，中药所，2013-4-12

1、HDAC抑制剂的研究基础

1.1 HDAC与肿瘤的关系

癌症是威胁人类健康的主要疾病之一，肿瘤的发病涉及到多种因素、多个步骤的病理过程。研究发现，肿瘤的发生与核小体核心组蛋白N-端的赖氨酸残基的乙酰化和去乙酰化失衡有密切关系。在体内，其动态平衡是由组蛋白乙酰化酶（HAT）和组蛋白去乙酰化酶（HDAC）共同维持。它们分别通过催化组蛋白N-端赖氨酸残基的乙酰化和去乙酰化，改变核小体中碱性蛋白与DNA链之间的静电吸引力，从而调节核小体之间的聚集状态，激活或者抑制基因转录过程(图2)。在染色质基因转录活跃区，其核心组蛋白的乙酰化活性增高；相反，在基因转录非活跃区，其乙酰化程度偏低。

人源的HDAC共有18个成员，HDAC的底物蛋白众多（已经发现的超过1700个），生理学功能具有多样性：HDAC既可以通过降低组蛋白的乙酰化程度来直接抑制相关基因的表达；HDAC 也可以通过修饰转录因子这一类底物蛋白来影响其稳定性，转录活性和核定位性等理化性质而间接调控基因表达；HDAC还可以通过修饰HSP90， -tubulin等底物蛋白而影响细胞的生物学功能。组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDACI）通过调节组蛋白N-端的赖氨酸残基的乙酰化和去乙酰化激活抑癌基因，抑制癌症基因，从而抑制肿瘤细胞生长，诱导肿瘤细胞凋亡。

图2、组蛋白乙酰化酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶(HDACs)调控的基因表达过程。HATs 通过组蛋白N-端的赖氨酸残基的乙酰化来进行基因转录和表达，而HDACs则通过脱乙酰化来阻止基因转录和表达。

1.2 HDAC抑制剂（HDACI）

正常生理情况下，组蛋白乙酰化／去乙酰化水平处于平衡状态；而细胞在发生转化的状态下，

HDAC活性明显增强，使得原有的基因表达平衡被打破，导致一些细胞增殖与调控细胞周期的分子表达失衡，进而导致细胞恶变。基础研究发现：癌细胞组蛋白的乙酰化水平相较于正常细胞常常偏低，而HDAC抑制剂（HDACI）能够阻滞癌细胞的细胞周期，选择性地诱导癌细胞的凋亡。分子机制的研究揭示：HDACI可以激活p21等抑癌基因的表达；HDACI可以通过抑制VEGF表达而阻止新生血管生成；HDAC-6选择性抑制剂可以通过增加 -tubulin的乙酰化程度而降低癌细胞的迁移能力，还可以通过增加HSP-90的乙酰化程度而选择性地诱导癌细胞的凋亡。值得注意的是，与肿瘤细胞相比，正常细胞对于HDACI诱导的细胞凋亡能够很好地耐受，使得HDACI成为一类新的靶向抗癌药。

HDAC抑制剂对多种肿瘤细胞，包括膀胱、骨、乳腺、子宫、中枢神经系统、食管、肺、卵巢、胰腺、前列腺等表现出良好的抗肿瘤作用，其可使这些肿瘤细胞出现明显的细胞凋亡、增生抑制以及细胞周期阻滞等。多种HDAC抑制剂进入抗肿瘤治疗的Ι期或Ⅱ期临床研究。另外，许多研究表明，HDAC抑制剂可以克服肿瘤对其他药物的抗药性。这可能与HDAC抑制剂引起的表观遗传学改变增强肿瘤对药物的敏感性有关。因此，也有很多HDAC抑制剂与其他抗癌药物联合用药的临床研究正在进行。新型HDAC抑制剂在小剂量、低浓度情况下可诱导肿瘤细胞分化、选择性凋亡，而且其抗肿瘤谱广，有很广阔的前景。

1.3 HDAC抑制剂的研究进展

HDACI的药物研发工作始于上世纪90年代初。2006年和2009年，FDA分别批准了Merck公司的vorinostat（又称SAHA，2004年以1.25亿美元价格收购）和Gloucester公司的romidepsin（又称FK228，2004 年Gloucester收购于藤泽制药公司；获批后，2010年被Celgene公司以6.4亿美元的价格收购），用于治疗皮肤T细胞淋巴癌的治疗。除此之外，包括SAHA和FK228在内的10余个HDACI分子，其近百个癌症治疗的临床研究仍在进行中。其中，深圳微芯公司推出的HDACI分子西达本胺（爱谱沙，Epidaza）是国内第一个也是目前惟一一个被CFDA批准临床试验的HDACI 药物，正在进行治疗皮肤T细胞淋巴瘤/外周T细胞淋巴瘤的II期临床试验。2010年度第8期的全球药研动态杂志预估romidepsin的市场规模在20~50亿美元。

表1中列举了目前全球在研的其他HDAC抑制剂的进展情况。从表中可以看出，目前已有数十个HDAC抑制剂处于临床研究阶段，其中不乏未来市场前景非常看好的品种，各大制药巨头正致力于这个抗肿瘤热门靶点的研究。通过对这些在研HDACI进行分析，我们可以看出目前的HDACI主要分为3大类：异羟肟酸类、环状四肽类和苯甲酰胺类，分子结构上大都由结合区、连接区和表面识别区三部分组成。其中，异羟肟酸类化合物是现今研究最为广泛的一类HDACI，

其抑酶作用较强，结构也比较简单，已上市的SAHA以及在研的SB939、LBH589等均属于异羟肟酸类化合物。本项目的NK-1分子也属于异羟肟酸类化合物，包括设计新颖的表面识别区、较刚性的连接区和异羟肟酸结合区。环肽类化合物是结构最为复杂的一类HDACI，此类化合物的分子中均含有一个环四肽结构，氨基酸大环是疏水的表面识别区，烷链为连接区，金属结合区含功能基团。环肽类HDACI作用于HDAC酶的方式与异羟肟酸类一致。已上市的Romidepsin就属于环肽类化合物。苯甲酰胺类HDACI的金属结合区是苯甲酰胺基团，如果氨基被取代则活性丧失。这类抑制剂通常比对应的异羟肟酸类和环肽类化合物活性低。处于临床Ⅲ期的MS-275和Chidamide属于苯甲酰胺类HDACI。

HDACI不仅可以单独作为肿瘤治疗药物，还可以与其他抗癌药物联合应用，起到减毒增效作用。但HDACI用于临床治疗癌症仍然需要解决一些问题如：抑制剂对HDAC酶系的选择识别作用、选择最佳药用剂量、治疗周期以及寻找更多可以促进HDACI抑制作用的物质等。随着对HDACI抗癌机制的深入研究，HDACI将会有广阔的应用前景。

表1. 目前已上市及在研的HDAC抑制剂

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1.4 已上市药物Vorinostat和Romidepsin的研究进展情况

2006年，Merck公司的V orinostat以治疗皮肤T细胞淋巴瘤的“孤儿药”身份获准上市。目前，Merck公司正在针对其他肿瘤对V orinostat进行大规模的临床试验。具体研究进展参见表2。从目前获得的研究结果显示，V orinostat不仅可以治疗淋巴瘤，对一些常见的实体肿瘤如乳腺癌、前列腺癌、卵巢癌、非小细胞肺癌也有生长抑制作用。V orinostat曾被列入美国国家综合癌症网络（NCCN）肿瘤临床实践指南治疗非霍奇金淋巴瘤（NHL），应用于治疗塞扎里综合征。但因出现几例不良的预后性症状而失败。因与大多抗肿瘤药物具有不同的作用机制，V orinostat与其他药物的联合治疗有更好的临床应用前景。而目前已有多个处于I 期和II期临床试验阶段。其中，值得一提的是，用V orinostat和卡铂及紫杉醇治疗晚期非小细胞肺癌，53%的患者病情得到缓解；结合去甲氧柔红霉素和阿糖胞苷治疗骨髓增生异常综合征的II期临床试验也取得了很好的成果。

2007年10月29日，默沙东向EMEA提出上市申请；2009年默沙东正式向EMEA提出申请要求撤回SAHA在欧盟的上市申请。默沙东表明撤回上市申请的原因在于他们所提供的数据尚不足以支持人用药物管理委员会（CHMP）对SAHA的使用做出利益大于风险的结论。而CHMP则认为SAHA并没有对其他的治疗方法进行对比，其安全性和有效性没有充分评估。另外，研究也没有表明SAHA能够延长病人多长的生存期。CHMP还特别关注SAHA血栓事件带来的风险。因此，CHMP认为默沙东并没有充分证明使用SAHA的利益大于风险。这也提示了HDACI作为新的靶向药物在未来存在的不确定性风险。

表2. 目前Merk公司正在对SAHA进行的临床研究情况

2009年，Romidepsin以治疗皮肤T细胞淋巴瘤的“孤儿药”获准在美国上市；2011年，Romidepsin获准增加了外周T细胞淋巴瘤的适应症。Romidepsin对许多实体瘤也具有抑制作用，四个针对实体瘤、骨髓瘤和肾癌的临床试验正在进行，具体研究进展参见表3。由于很多药物都会加快Romidepsin的代谢，降低血药浓度，因此其联合用药前景不大。

表3. 目前Istodax（Romidepsin）正在进行的临床研究情况

通过对SFDA数据库进行检索，Vorinostat（伏立诺他胶囊）目前有24条3.1类注申请，其中7家企业已经获批；Romidepsin（罗米地辛）目前有两家申请（江苏正大天晴和连云港润众制药有限公司）处于在审评阶段。

表4：伏立诺他胶囊的国内注册情况

表5：罗米地辛的国内注册情况

1.5 皮肤/外周T细胞淋巴瘤的治疗进展情况

皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)主要包括蕈样肉芽肿(MF)和Sezary综合征(SS)等。这类疾病大多恶性程度较低，病情进展缓慢。但晚期由于全身免疫系统异常，继发感染及罹患第2种肿瘤的概率明显增加。本病目前尚无法根治，治疗的主要目标在于维持长期缓解。随着对皮肤T细胞淋巴瘤(CTCL)病理发生机制研究的深入，靶向治疗及免疫调节治疗逐渐成为进展期CTCL的重要治疗手段。近年来与之相关的新的治疗方法不断涌现，如维A酸类X受体激动剂、融合毒素、单克隆抗体、Toll样受体激动剂、基因治疗、细胞因子等。与传统药物相比，靶向治疗及免疫调节治疗具有更显著的疗效及较好的安全性，临床应用前景良好。附表6是目前临床用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤的主流药物。

表6：目前获批的治疗皮肤T细胞淋巴瘤的药物

外周T细胞淋巴瘤系我国高发的非霍奇金淋巴瘤，在非霍奇金淋巴瘤（NHL）中的比例可达15%～20%。目前尚没有标准方案可供推荐。不过，有临床研究证实，以吉西他滨为主的联合化疗有可能成为治疗该类型肿瘤的有效方案。此外，靶向治疗或联合细胞毒药物的治疗是未来临床研究的方向。

吉西他滨已有研究证实，吉西他滨单药治疗复发PTCL的ORR为50%～75%。此外，也有关于吉西他滨为主联合方案的研究报告。多项研究表明，吉西他滨无论单药还是联合治疗，无论作为一线治疗还是针对复发和难治的PTCL患者都显示出了良好的疗效。因此，以吉西他滨为基础的联合方案有望成为PTCL治疗的新策略，但仍须进行多中心随机对照研究加以证实。

单抗和免疫毒素在T细胞NHL中，已发现多种表面分子可作为单抗或免疫毒素的靶点。多项研究表明，人源化CD52单抗阿仑单抗的毒性是不容忽视的问题，但其联合化疗只要毒性控制得当，治疗PTCL也有望取得良好效果。完全人源化CD4单抗zanolimumab治疗复发和难治PTCL的Ⅱ期研究初期结果令人鼓舞，主要副作用为暂时性骨髓抑制和输注相关副作用。地尼白介素是白喉毒素和白介素（IL）-2的融合蛋白，已被美国FDA批准用于CTCL的治疗。由于其无明显骨髓抑制及与细胞毒性药物无交叉耐药性，可与化疗药物联用。

新型抗叶酸药新型叶酸类似物pralatrexate在PTCL的治疗中显示了颇有前景的疗效。一项大型临床研究显示，在109例复发和耐药PTCL患者中，65%的患者在用药第1周期出现缓解，主要不良反应是黏膜炎和血小板减少。在最新的研究中，应用pralatrexate和吉西他滨联合治疗复发难治性NHL，有望取得令人鼓舞的结果。

组蛋白去乙酰化酶抑制剂组蛋白去乙酰化酶抑制剂（HDI）vorinostat、romidepsin和belinostat 在治疗T细胞淋巴瘤方面已显示出巨大潜力。V orinostat是美国FDA批准的第一种用于治疗难治性CTCL的HDI。Romidepsin治疗PTCL的疗效持久，最常见的毒性反应为骨髓抑制、疲乏、恶心和食欲减退。

表7：目前获批的治疗外周T细胞淋巴瘤的药物

2、国内外明显竞争对手

目前，美国FDA已经批准了Merck公司的vorinostat和Gloucester公司的romidepsin作为“孤儿药”用于治疗皮肤T细胞淋巴癌的治疗。此外，还有近百个用于癌症治疗的临床研究仍在进行中，数个处于临床研究后期的HDACI预计在不久之后将获批上市。国内，目前只有深圳微芯公司推出的HDACI西达本胺正在进行治疗皮肤T细胞淋巴瘤/外周T细胞淋巴瘤的II期临床试验，获批的前景比较好。