 將藥物選擇性遞送至腫瘤細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)（如生物正交反應或光化學脫保護）釋放藥物。 近日，荷蘭萊頓大學的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.） 所有細胞均含有組成型蛋白酶，而髓系細胞（包括多發(fā)性骨髓瘤細胞）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抑制活細胞中原位蛋白酶和免疫蛋白酶活性位點的能力。作者將表達兩種蛋白酶亞型的人B細胞淋巴瘤細胞系A(chǔ)MO-1細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行裂解處理組成型蛋白酶和免疫蛋白酶的六個活性位點。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β5i，具有和母體化合物LU-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，仍未觀察到細胞活力的顯著降低（Figure 2C）。然而，將細胞暴露于420 nm光照射40秒后，光解細胞死亡達到50％。因此，作者選擇375 nm光進行實驗以排除光毒性的影響。 最后，作者研究了化合物1誘導AMO-1細胞凋亡的能力，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確實是通過光照釋放活性阿霉素從而誘導DNA雙鏈斷裂（Figure 2E），該過程可通過DNA雙鏈斷鏈標志物γ-H2AX得以評估。
（來源：J. Am. Chem. Soc.） 總而言之，作者設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載的阿霉素，使AMO-1細胞凋亡。該研究為使用新的細胞毒性藥物、其他蛋白酶抑制劑或者連接中間體提供更多的臨床機會奠定基礎(chǔ)。 |
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