2004-12-13
       許多腫瘤的營(yíng)養(yǎng)與氧氣供應(yīng)都不足，因?yàn)樗鼈兊慕M織性差，血管網(wǎng)絡(luò)效率低。這導(dǎo)致腫瘤內(nèi)一些部位的氧水平低甚至極低（缺氧），而這些部位對(duì)放療、化療均有抵抗力。缺氧細(xì)胞對(duì)化療產(chǎn)生抗藥性的主要原因之一是它們遠(yuǎn)離血管，許多抗癌藥物都難以達(dá)到。另外，如果藥物血管外輸送途徑受阻，即使離血管不太遠(yuǎn)的腫瘤細(xì)胞在化療期間也可能幸免于難。顯然，這些現(xiàn)象對(duì)于腫瘤治療預(yù)后將有消極影響。
       最近，新西蘭奧克蘭大學(xué)與加拿大多倫多化學(xué)新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司的研究人員FrederikBPruijn與RobertSDeWitte聯(lián)合在“當(dāng)代藥物發(fā)現(xiàn)”（CurrentDrugDisco-very）雜志上撰文，介紹了當(dāng)前改進(jìn)腫瘤藥物輸送實(shí)用途徑方面的研究進(jìn)展。他們指出，通常難以測(cè)定腫瘤組織中的藥物濃度，尤其是在微小尺度與解析度上（腫瘤血管間的距離多為100~150微米），所以需要開(kāi)發(fā)改進(jìn)抗腫瘤藥物輸送的理論與實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?br>       ■構(gòu)建多細(xì)胞層模型
       多細(xì)胞層（MCL）模型是一種模擬血管外腫瘤區(qū)室的試管內(nèi)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀CLs是從腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)在可滲透的涂有膠原質(zhì)的特氟綸支持膜上，以達(dá)到組織樣的細(xì)胞密度。這些結(jié)構(gòu)依賴于生長(zhǎng)條件而有限擴(kuò)散，最終展現(xiàn)出類似于真實(shí)腫瘤的中央性組織缺氧，甚至壞死。許多人類的癌細(xì)胞作為MCLs和異種移植物在實(shí)驗(yàn)鼠體內(nèi)生長(zhǎng)良好。
       通過(guò)彌散室中藥物濃度的測(cè)定可獲得MCL的彌散系數(shù)（DMCL）。為了做到這一點(diǎn)，科研人員需要用組織學(xué)（冷凍或石蠟切片）、流量標(biāo)記與電阻抗光譜等方法檢測(cè)MCL的厚度。電阻抗光譜常規(guī)用于確定Caco-2單層的完整性（由透上皮電阻抗TEER表示）。但許多人類癌細(xì)胞株分化差，不能形成致密的連接，因此其TEER低。應(yīng)用流量標(biāo)記（如14C尿素或3H甘露醇）是確定MCL厚度以及流量實(shí)驗(yàn)期間完整性的另一種簡(jiǎn)便方法。流量標(biāo)記的彌散僅需要對(duì)MCL厚度（以直接方法如組織學(xué)測(cè)定）一次性校準(zhǔn)，獲取標(biāo)記的彌散系數(shù)。在隨后的流量實(shí)驗(yàn)中，可從流量標(biāo)記的彌散逆向獲取MCL的厚度值。
       在藥動(dòng)學(xué)/藥效學(xué)結(jié)合（PK/PD）模型中，通過(guò)這種彌散參數(shù)的測(cè)定與已知（或預(yù)期）的血漿PK聯(lián)合，可以建立一種腫瘤內(nèi)空間解析的藥物濃度PK模型。如果還知道PD（即腫瘤細(xì)胞殺傷）中藥物濃度與時(shí)間的關(guān)系，那么可以將這些結(jié)合到PK/PD模型中，預(yù)測(cè)系統(tǒng)給藥后腫瘤內(nèi)的細(xì)胞殺傷。在這樣的模型中，組織彌散系數(shù)（直接源自DMCL）成為一個(gè)至關(guān)重要的參數(shù)。
       ■開(kāi)展腫瘤滲透性基礎(chǔ)研究
       與MCLs中的Caco-2單層相似，藥物彌散可利用的途徑有兩條：透細(xì)胞與旁細(xì)胞途徑。透細(xì)胞適用于可以透過(guò)細(xì)胞膜的藥物。相反，不易透過(guò)細(xì)胞膜的藥物只能經(jīng)旁細(xì)胞途徑，在細(xì)胞之間進(jìn)行彌散。通常來(lái)說(shuō)，經(jīng)透細(xì)胞途徑的彌散由于易進(jìn)入的表面積更大而速度相當(dāng)快，而旁細(xì)胞途徑可能更加曲折，因此彌散路線更長(zhǎng)。
       從藥物設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的觀點(diǎn)出發(fā)，重要的是要知道哪些化合物能經(jīng)哪條途徑彌散以及彌散的范圍。換句話說(shuō)，人們必須知道化學(xué)結(jié)構(gòu)與DMCL之間的關(guān)系，以及DMCL與化合物的分子量、疏水性（親油性）與氫結(jié)合力之間存在的復(fù)雜關(guān)系。
       在上述理化參數(shù)中，分子量、氫結(jié)合力可能直接與化學(xué)結(jié)構(gòu)有關(guān)。但中性化合物藥物的親油性通常是用辛醇描述的：水區(qū)隔系數(shù)（P）或logP。對(duì)于電解質(zhì)來(lái)說(shuō)，更適當(dāng)?shù)氖强紤]logD(7.4)，這是考慮中性與所有pH=7.4的離子形式區(qū)隔的分布系數(shù)。采用這一參數(shù)，研究人員能夠在一種模型中同時(shí)考慮酸、堿與中性。logP易于用實(shí)驗(yàn)方法確定，而logD（7.4）可用許多運(yùn)算法則從結(jié)構(gòu)方面計(jì)算（預(yù)測(cè)）出來(lái)。顯然，在化學(xué)合成之前的性能計(jì)算方面，logD（7.4）的計(jì)算機(jī)確定要大大優(yōu)于實(shí)驗(yàn)方法，從而可能設(shè)計(jì)對(duì)化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊改變。因此，也可運(yùn)用能精確計(jì)算logD的軟件直接從化合物結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)DMCL。
       根據(jù)許多已知抗腫瘤藥物的計(jì)算值，可以分成logDMCL的低值組與高值組。在每一組中，可以看出每一分子物理參數(shù)獲得值的變化很大。但如評(píng)價(jià)其隨后的簡(jiǎn)單表達(dá)，就能可靠地將化合物分成具有高的腫瘤滲透性與低的腫瘤滲透性兩類。
       應(yīng)該注意的是，上述因素僅與在給定的血漿（游離）藥物濃度時(shí)游離（未結(jié)合）藥物被動(dòng)彌散滲透到腫瘤組織中有關(guān)。顯然，所討論的分子物理特性也在不同血漿水平中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。對(duì)于口服的劑型來(lái)說(shuō)，其大小、含量、親脂性與氫結(jié)合特性在溶解性、滲透性與血漿蛋白結(jié)合方面發(fā)揮作用，并且對(duì)于第一位的清除酶與/或運(yùn)輸?shù)牡孜锾禺愋钥赡墚a(chǎn)生重要影響。通常的經(jīng)驗(yàn)是，親脂性對(duì)這些終點(diǎn)具有相反作用：它改進(jìn)滲透性（某種程度），提高腫瘤滲透性，但是妨礙溶解性，增加蛋白結(jié)合。此外，許多抗癌藥物也在血管外腫瘤區(qū)隔內(nèi)發(fā)生代謝，顯示組織結(jié)合與螯合作用，并可作為特殊運(yùn)輸?shù)牡孜铩Ｒ虼耍稍趯?shí)驗(yàn)室中對(duì)已經(jīng)確定和描述的人類細(xì)胞株的這些過(guò)程進(jìn)行大范圍鑒定與定量檢測(cè)。
       為了達(dá)到適當(dāng)?shù)难帩舛龋粋€(gè)先導(dǎo)化合物最優(yōu)化計(jì)劃不僅必須仔細(xì)關(guān)注這些因素，更應(yīng)集中考慮這些因素與DMCL值的關(guān)聯(lián)，以提高其在腫瘤細(xì)胞內(nèi)的功效，降低這些制劑對(duì)健康正常細(xì)胞的損傷作用。例如，雷替曲塞（raltitrexed）是一種具有低logD(7.4)、許多給予體和受體以及高分子量的葉酸類似物。根據(jù)上述探索性的方案，將雷替曲塞這種低分類化合物轉(zhuǎn)化成高分類型化合物的惟一途徑是移去兩個(gè)羧酸基，而修改后的化合物就不再屬于葉酸類似物。
       改進(jìn)抗腫瘤藥物輸送效率模型的應(yīng)用，可促進(jìn)先導(dǎo)化合物鑒定：按這種方式，先導(dǎo)化合物如果不能釋放接近“高分”的物理特性與適當(dāng)?shù)男ЯΓ敲淳涂赡懿贿m合；可以實(shí)現(xiàn)先導(dǎo)化合物的最優(yōu)化：在實(shí)驗(yàn)早期考慮包括logDMCL在內(nèi)的支持系統(tǒng)，對(duì)于項(xiàng)目組能夠協(xié)同最優(yōu)化藥物動(dòng)力學(xué)（即血液水平）和腫瘤滲透性是至關(guān)重要的；可以進(jìn)行靶標(biāo)選擇：如果母體化合物在試管中呈現(xiàn)活性的特性與logDMCL值相關(guān)的特性相同，那么要開(kāi)發(fā)具有高腫瘤滲透性的候選藥物可能是很難的。