基于抑制P-糖蛋白的肿瘤多药耐药逆转剂的设计
恶性肿瘤是当今威胁人类健康的重大疾病，化学治疗是目前治疗恶性肿瘤的最重要手段，但是化疗中出现的多药耐药 (Multi-drugs Resistance，MDR)问题日益突出，已经成为化疗失败的主要原因。MDR是指肿瘤细胞对一种化疗药物产生抗药性的同时，亦对其他结构和作用机制不同的多种抗肿瘤药物产生交叉抗药性，从而大大降低了抗肿瘤药物的疗效，导致一些联合化疗方案的失败。
近年来国内外学者对发生MDR的机制进行了很多探索，亦取得了很大的进展。然而到目前为止，研究的最早、也是了解最为清楚的是P-糖蛋白介导的药物外排机制。P-糖蛋白是横跨细胞膜的单链糖蛋白，底物十分广泛，其药物结合口袋能够同时结合不同结构的多个底物，借助胞内的核苷酸结合区域 (Nucleotide-Binding Domains，NBDs) 结合并催化ATP水解获得能量，主动将胞内化疗药物泵出胞外，结果导致胞内药物浓度不断下降，肿瘤细胞不能被有效杀死。P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp, ABCB1）是目前为止研究最多的介导MDR的药物外排泵，是一种分子量为170kDa的跨膜糖蛋白，属于ATP结合盒（ATP-binding cassette，ABC）转运蛋白超家族成员之一，除此之外，与MDR相关的ABC转运蛋白还有乳腺癌相关蛋白（breast cancer resistance protein, BCRP, ABCG2）, 耐药相关蛋白1（multidrug resistance-associated protein 1, MRP1, ABCC1）等。ABC转运蛋白几乎存在于每个细胞中，他们的生理功能是通过主动外排功能保护细胞免受外来化学物质的侵害。P-gp是由多药耐药（multidrug resistance，MDR）基因编码，人类有2种MDR基因，即MDR1和MDR3，MDR1编码与药物转运有关的P-gp，与药物的耐药性有关；MDR3编码的P-gp为磷脂的转运载体。啮齿类动物3种mdr基因，mdr1a和mdr1b表达多药耐受信息，而mdr2参与细胞磷脂的转运。
P-gp底物，包括抗癌药物：长春碱类（长春碱、长春新碱）、紫杉烷类（紫杉醇）；抗生素：奎诺酮类（格雷沙星、环丙沙星）、大环内酯类（红霉素、克拉霉素、阿奇霉素、利福平）；免疫抑制剂：环胞素A、雷帕霉素、他克莫斯；HIV蛋白酶抑制剂：茚地那韦、利托那韦、奈非那韦、沙奎那韦；beta;-受体抑制剂：他林洛尔、塞利洛尔；钙通道阻滞剂：维拉帕米；类固醇激素：氢化可的松、地塞米松；抗心律失常药：地高辛、利多卡因、奎尼丁、胺碘酮、双异丙吡胺、普罗帕酮；抗真菌药：依曲康唑、酮康唑；消化道药：雷尼替丁、西咪替丁；抗惊厥药：卡马西平。此外还有一些亲脂性的肽类、吗啡等。水果、蔬菜和天然产物中的黄酮或香豆素类成分、小檗碱等也被证实为P-gp的底物。此外，一些药剂中的辅料，如表面活性剂Tween80、溶剂聚乙二醇400、亲水环糊精等也显示出对P-gp的抑制作用。
P-gp抑制剂可阻碍药物外排，提高机体内药物浓度，改善治疗药物体内生物利用度，近年来被广泛用于临床提高化疗药物杀伤肿瘤细胞的疗效。目前已发现数百种对P-gp有抑制活性的化合物，这些化合物主要可分为7大类：钙通道阻滞剂（维拉帕米、硝苯地平等）、环孢霉素类（环孢霉素A、PSC833等）、激素及抗激素类化合物（孕酮、三苯氧胺、RU486等）、蛋白激酶抑制剂（CGP41251，staurosporin等）、钙调素拮抗剂（三氟拉嗪、氯丙嗪等）、异喹啉类生物碱（粉防己碱、蝙蝠葛碱等）、其他（长春新碱、奎尼丁、SR33557等）。根据其作用机制、药理活性和选择性大小等特点，大体可以分为三代。
第一代P-gp抑制剂大多是已经上市的、用来治疗其他疾病而在体外试验中能够抑制P-gp功能的药物，其能够增加细胞内药物蓄积，逆转MDR现象，例如:维拉帕米(Verapamil)、地尔硫卓(Diltiazem)、环抱素A(Cyclosporin A, CsA)及双嘧达莫（Dipyridamole）等。这些P-gp抑制剂的主要特点是低剂量下体外试验中有活性，但是在临床中应用大剂量才有明显耐药逆转效果，且毒性大。主要原因是：第一代P-gp抑制剂大多为抗肿瘤药物的竞争性抑制剂，且竞争结合位点的能力较低，使用较高剂量才能达到有效抑制浓度，而这些剂量往往会产生难以耐受的毒副作用；其选择性不高，抑制P-糖蛋白功能的同时，也抑制了肝脏P450代谢酶的功能，影响了其他药物代谢而增加药物对机体的毒性。
图1 第一代P-gp抑制剂
第二代P-gp抑制剂有一部分是通过在第一代抑制剂的基础上通过拆分或者结构优化得到的，如右旋维拉帕米(dexverapamil)、奎尼丁类似物MS-209、右旋尼古地平（dexniguldipine）和环孢菌素类似物伐司朴达（PSC833，valspodar）等; 另一部分是全新结构的化合物，如S-9788、和VX一710等。这些抑制剂相比较第一代化合物来说，与P-gp的亲合力显著提高，毒副作用也有所降低。但临床研究是结果却不尽人意。原因就在于某些第二代P-gp抑制剂既是P-gp的底物，同时也是CYP3A4的底物，能抑制该酶活性，致使经过该酶代谢的细胞毒药物的体内代谢和消除受到抑制，使用药者体内细胞毒药物浓度升高而产生严重的毒性反应。由于这些药物间的相互作用极其复杂，临床上难以确定安全有效的给药剂量，限制了第2代P-gp抑制剂在肿瘤多药耐药治疗中的应用。
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