 將藥物選擇性遞送至腫瘤細(xì)胞是一種高效且副作用少的重要治療策略。通過將藥物附著于靶向分子上（通常通過可裂解的銜接物）可以控制藥物毒性，從而可以使用更高劑量的藥物。隨后，通過局部（生物）化學(xué)條件（如酶、pH或氧化還原電位的變化）或外源性觸發(fā)（如生物正交反應(yīng)或光化學(xué)脫保護(hù)）釋放藥物。 近日，荷蘭萊頓大學(xué)的Sander I. van Kasteren和Herman S. Overkleeft等人提出了一種新的藥物靶向方法：將兩種藥物組合成一個分子。阿霉素通過可光裂解的鏈與免疫蛋白酶選擇性抑制劑結(jié)合，產(chǎn)生肽環(huán)氧酮-阿霉素前藥，其 對具有明顯蛋白酶活性的多發(fā)性骨髓瘤產(chǎn)生選擇性。在細(xì)胞攝取和免疫蛋白酶抑制后，阿霉素通過光照從免疫蛋白酶抑制劑中釋放。多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞經(jīng)免疫蛋白酶抑制和阿霉素毒性受到雙重打擊而損傷（Figure 1）。相關(guān)成果以“Immunoproteasome inhibitor-doxorubicin conjugates target multiple myeloma cells and release doxorubicin upon low-dose photon irradiation”為題發(fā)表在J. Am. Chem. Soc.上（DOI: 10.1021/jacs.9b11969）。
（來源：J.Am. Chem. Soc.） 所有細(xì)胞均含有組成型蛋白酶，而髓系細(xì)胞（包括多發(fā)性骨髓瘤細(xì)胞）則帶有免疫蛋白酶。因此，作者選擇具有免疫蛋白酶選擇性、共價、不可逆的蛋白酶抑制劑LU-035i（Figure 1，greenfragment）作為靶向劑，選擇阿霉素（Figure 1，redfragment）作為細(xì)胞毒劑，并用6-硝基過氧化丙烯酰羰基和2-(4-硝基苯基)苯并呋喃（Figure 1，bluefragment）連接形成化合物1。 首先作者對化合物1進(jìn)行了合成。作者將對甲氧基苯酚3轉(zhuǎn)化為苯并呋喃6，然后將其鋰化，再用三異丙基硼酸酯處理得到硼酸7。隨后，硼酸7與芳基溴化物8發(fā)生Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)生成化合物9，并去甲硅烷基形成化合物10。其再經(jīng)過酮還原以及用溴乙酸叔丁酯和三氟乙酸生成酚羥基后，得到可將兩種生物活性劑功能化的光籠11。最后，11與LU-035i 12和阿霉素14連接形成終產(chǎn)物1（Scheme 1）。
（來源：J. Am. Chem. Soc.）
接下來，作者探究了化合物1抑制活細(xì)胞中原位蛋白酶和免疫蛋白酶活性位點(diǎn)的能力。作者將表達(dá)兩種蛋白酶亞型的人B細(xì)胞淋巴瘤細(xì)胞系A(chǔ)MO-1細(xì)胞與濃度遞增的化合物1共同孵育，隨后用三種蛋白酶探針進(jìn)行裂解處理組成型蛋白酶和免疫蛋白酶的六個活性位點(diǎn)。聚丙烯酰胺凝膠電泳（SDS-PAGE）清晰地表明化合物1有效且有選擇性地阻斷了蛋白酶位點(diǎn)β5i，具有和母體化合物L(fēng)U-035i相似的活性（Figure 2A）。 為了尋找化合物1在抑制免疫蛋白酶后釋放阿霉素的最佳光裂解條件，作者研究了釋放的阿霉素量與照射條件之間的關(guān)系（Figure 2B）?；衔?strong>1在375 nm光（3 mW/cm2）照射30秒后釋放了50%的阿霉素，而用420nm光（13 mW/cm2）則需照射50秒才能釋放相同量的阿霉素（Figure 2B）。兩種波長光對細(xì)胞的光毒性研究結(jié)果表明波長375 nm的光照射180秒后，仍未觀察到細(xì)胞活力的顯著降低（Figure 2C）。然而，將細(xì)胞暴露于420 nm光照射40秒后，光解細(xì)胞死亡達(dá)到50％。因此，作者選擇375 nm光進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以排除光毒性的影響。 最后，作者研究了化合物1誘導(dǎo)AMO-1細(xì)胞凋亡的能力，發(fā)現(xiàn)在5 μM化合物以及光照的條件下，無論細(xì)胞是否有抗性，均產(chǎn)生50%的死亡率（Figure 2D）。同時，作者通過Western blots檢測證明了化合物1確實(shí)是通過光照釋放活性阿霉素從而誘導(dǎo)DNA雙鏈斷裂（Figure 2E），該過程可通過DNA雙鏈斷鏈標(biāo)志物γ-H2AX得以評估。
（來源：J. Am. Chem. Soc.） 總而言之，作者設(shè)計合成了靶向免疫蛋白酶的探針，其在375 nm光的照射下有效釋放負(fù)載的阿霉素，使AMO-1細(xì)胞凋亡。該研究為使用新的細(xì)胞毒性藥物、其他蛋白酶抑制劑或者連接中間體提供更多的臨床機(jī)會奠定基礎(chǔ)。 |
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