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結構生物化學/酪氨酸激酶抑制劑

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背景資訊

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伊馬替尼機制

酪氨酸激酶抑制劑是一類可以用來干擾細胞表面附近細胞訊號轉導中必需的酪氨酸磷酸化過程的藥物。

科學家們已經發現,許多疾病,尤其是癌症,都利用這條通路作為疾病發展的關鍵步驟。癌症利用這個過程,如果發生導致大量受體產生或受體與其生長因子產生導致的突變,訊號就會變得更強,更持續。因此,如果科學家能夠破壞這個訊號轉導過程,就有理由相信癌症的發展可以暫時中止或完全停止。這一概念導致科學家將這些進步稱為“訊號轉導治療”。

蛋白酪氨酸激酶(PTK)是一類專門負責細胞之間和細胞內部訊號轉導的蛋白質。在這個類別中,還包括受體蛋白酪氨酸激酶(RPTK)等蛋白質。這些蛋白跨越細胞膜,向外(在細胞周圍)有一個結構域,向內(在細胞內)有一個結構域。這種結構使其成為這種蛋白質從細胞外部向細胞內部或反之傳遞資訊的最佳選擇。

一些正在被發現的藥物的例子,這些藥物可以幫助訊號轉導治療

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1. 酪氨酸激酶抑制劑 - 這些分子與底物競爭,與ATP非競爭。起初,科學家們發現了一些天然存在的化合物,它們有效,但選擇性或效力並不強。然而,經過一些微小的化學調整,第一類酪氨酸激酶抑制劑被創造出來。第一類酪氨酸激酶抑制劑證明,可以阻礙特定PTK的活性,而不會對細胞產生毒性或擾亂正常的細胞過程。

2. STI-571 - 這種藥物最初被發現可以阻礙酶PTK Bcr-Abl激酶的活性,這種酶在慢性髓系白血病(CML)的發展階段起著至關重要的作用。STI-571透過抑制劑與PTK的ATP結合區域的一部分氨基酸之間的相互作用起作用。這種藥物一直進行到臨床試驗階段,並在慢性期白血病患者中顯示出療效。然而,患有晚期疾病的患者面臨復發。STI-571也用於治療其他疾病,如胃腸道間質瘤。

3. BMS-354825 - 這種藥物用於治療對STI-571治療產生耐藥的患者。這種抑制劑作用於Bcr-Abl激酶蛋白和Src激酶蛋白,比STI-571的選擇性更低。這種藥物與STI-571的區別在於,它與蛋白質的活性狀態結合,而STI-571透過與蛋白質的非活性狀態結合起作用。

4. 吉非替尼 - 這種藥物與ATP位點結合,用於治療非小細胞肺癌(NSCLC)。這種藥物自2002年以來一直在臨床上使用,但發現只對一小部分患者有效。這部分患者在激酶結構域存在啟用突變。吉非替尼應該是一種EGFR激酶結構域抑制劑。然而,發現腫瘤的存活並不完全依賴於EGFR激酶的使用。因此,有一段時間很難確定吉非替尼是否無效是因為抑制了EGFR,還是因為藥物無法長時間佔據受體。最近的研究表明,EGFR激酶抑制劑只有在受體在癌症存活中發揮主要作用,或者藥物可以與其他訊號轉導劑結合以導致某些癌細胞自殺的情況下才會有效。

5. AG 490 - 這種藥物用於抑制一種叫做Jak-2的蛋白質,這種蛋白質在細胞因子訊號轉導中起著至關重要的作用。發現Jak-2蛋白的放大行為與許多白血病、淋巴瘤和一些轉移性癌症有關。AG 490抑制Jak-2通路,從而抑制致癌表型的表達。由於這種藥物不透過破壞訊號轉導或細胞生長來抑制Jak-2蛋白,因此它也被與免疫療法一起實驗。儘管免疫療法沒有直接與消除已經存在的腫瘤聯絡在一起,但它確實在患者消除大部分腫瘤後繼續保持無腫瘤生存方面提供了極大的幫助。AG 490與白細胞介素(IL)-12聯合使用被證明可有效誘導免疫系統產生抗腫瘤反應。

STI-571和PD173955之間的一個有趣的比較

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兩種抑制劑都是透過與激酶結構域的ATP位點結合起作用的。然而,由於結構上的考慮,它們的結合方式不同;STI-571比PD173955與更多的氨基酸結合。因此,STI-571只與激酶的特定非活性結構結合,而PD173955的結合選擇性較低。PD173955比STI-571更有效的一個原因是,PD173955可以與激酶蛋白的多種構象結合,對啟用環的狀態選擇性較低。另一方面,STI-571需要激酶的特定非活性結構才能結合,因此結合並不容易。這導致科學家得出結論,即使某些ATP競爭性抑制劑具有相似的基本結構,官能團的差異真正決定了特定分子或藥物會與什麼結合。

參考文獻

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Levitzki, Alexander和Eyal Mishani。酪氨酸激酶抑制劑和其他酪氨酸激酶抑制劑。Rep。生物化學年鑑。網路。2011年10月29日。<http://www.annualreviews.org/doi/abs/10.1146/annurev.biochem.75.103004.142657?url_ver=Z39.88-2003&rfr_dat=cr_pub%3Dpubmed&rfr_id=ori%3Arid%3Acrossref.org&journalCode=biochem>。

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