Тема6. Технология получения противоопухолевых препаратов.

План лекции:

 

6.1 Классификация противоопухолевых препаратов.

6.2 Антиметаболиты – метотрексат, 6-меркаптопурин, фторурацил. Синтез метотрексата.

6.3 Цитотоксические препараты: бис-β-хлорэтиламины (эмбихин, сарколизин, допан, проспидин), этиленимины (бензотеф, тиофосфамид).

 

Классификация противоопухолевых препаратов.

Классификации цитостатиков носят условный характер, поскольку многие препараты, объединяемые в одну группу, имеют уникальный механизм действия и эффективны в отношении совершенно разных нозологических форм злокачественных новообразований (более того, многие авторы относят одни и те же препараты к разным группам). Тем не менее эти классификации представляют определенный практический интерес — как минимум, в качестве упорядоченного перечня препаратов.

Классификация противоопухолевых препаратов и цитокинов, предложенная ВОЗ:

I. Алкилирующие препараты:

1. Алкилсульфонаты (бусульфан, треосульфан).
2. Этиленимины (тиотепа).
3. Производные нитрозомочевины (кармустин, ломустин, мюстофоран, нимустин, стрептозотоцин).
4. Хлорэтиламины (бендамустин, хлорамбуцил, циклофосфамид, ифосфамид, мелфалан, трофосфамид).

Алкилирующие агенты

Алкилирующие агенты являются старейшей группой химиопрепаратов, используемых на сегодняшний день. Первоначально их получали из горчичного газа, используемого во время Первой мировой войны. В настоящее время существует много типов алкилирующих агентов. Они называются так благодаря их способности алкилировать много молекул, включая белки, РНК и ДНК. Эта способность ковалентно связываться с ДНК с помощью их алкильной группы является основной причиной их противоракового действия. ДНК состоит из двух нитей, и молекулы могут либо связываться дважды в одну нить ДНК (внутрицепочная поперечная сшивка), или могут связываться один раз с обеими нитями (межнитевая поперечная сшивка). Если клетка пытается реплицировать сшитой ДНК во время деления клетки, или пытается восстановить ее, нити ДНК могут разрушиться. Это приведет к форме программируемой гибели клеток, которая называется апоптозом.

Алкилирующие агенты будут действовать в любой точке клеточного цикла, и, таким образом, являются лекарственными препаратами, независимыми от клеточного цикла. По этой причине, эффект, который эти препараты оказывают на клетки, зависит от дозы; фракция клеток, которые умирают, прямо пропорциональна дозе препарата.

Азотистые иприты включают мехлорэтамин, циклофосфамид, мелфалан, хлорамбуцил, ифосфамид и бусульфан.

Нитрозомочевины включают N-нитрозо-N-метилмочевину (MNU), кармустин (BCNU), ломустин (CCNU) и семустин (MeCCNU), фотемустин и стрептозотоцин.

Тетразины включают дакарбазин, митозоломид и темозоламид.

 Азиридины включают препараты Thiotepa, mytomycin и diaziquone (AZQ).

 Цисплатин и его производные включают цисплатин, карбоплатин и оксалиплатин. Эти препараты ухудшают функцию клеток путем образования ковалентных связей с амино-, карбоксильными, сульфгидрильными и фосфатными группами в биологически важных молекулах. Неклассические алкилирующие агенты включают прокарбазин и гексаметилмеламин.

II. Антиметаболиты:

1. Антагонисты фолиевой кислоты (метотрексат, ралитрексед).
2. Антагонисты пурина (кладрибин, флударабин, 6-меркаптопурин, пентостатин, тиогуанин).
3. Антагонисты пиримидина (цитарабин, 5-фторурацил, капецитабин, гемцитабин).

Антиметаболиты. Структурная или функциональная схожесть с молекулами-метаболитами позволяет этим препаратам блокировать синтез нуклеотидов и тем самым угнетать синтез ДНК и РНК либо напрямую встраиваться в структуры ДНК и РНК, блокируя процессы репликации ДНК и синтеза белков. Обладают фазовой специфичностью, наиболее активны в S-фазе.

III. Алкалоиды растительного происхождения:

1. Подофиллотоксины (этопозид, тенипозид).
2. Таксаны (доцетаксел, паклитаксел).
3. Винка-алкалоиды (винкристин, винбластин, виндезин, винорельбин).

Алкалоиды растительного происхождения. Цитостатический эффект винка-алкалоидов обусловлен деполимеризацией тубулина — белка, входящего в состав микротрубочек веретена митотического деления. Процесс клеточного деления останавливается в фазе митоза. Небольшие дозы винка-алкалоидов могут вызывать обратимую остановку митоза с последующим восстановлением клеточного цикла. Это наблюдение обусловило многочисленные попытки интеграции цитостатиков этой группы в схемы химиотерапии с целью «синхронизации» клеточного цикла.

IV. Противоопухолевые антибиотики:

1. Антрациклины (даунорубицин, доксорубицин, эпирубицин, идарубицин, митоксантрон).
2. Другие противоопухолевые антибиотики (блеомицин, дактиномицин, митомицин, пликамицин).

Противоопухолевые антибиотики. Непосредственно воздействуют на ДНК путем интеркаляции (образование вставок между парами оснований), запускают механизм свободно-радикального окисления с повреждением мембран клеток и внутриклеточных структур, а также ДНК. Нарушение структуры ДНК ведет к нарушению процессов репликации и транскрипции.

V. Другие цитостатики:

1. Производные платины (карбоплатин, цисплатин, оксалиплатин).
2. Производные камптотецина (иринотекан, топотекан).
3. Другие (альтретамин, амсакрин, L-аспарагиназа, дакарбазин, эстрамустин, гидроксикарбамид, прокарбазин, темозоломид).

Механизмы противоопухолевого действия цитостатиков, не включенных в эти 4 группы, весьма различны. Препараты платины имеют много общего с алкилирующими цитостатиками (ряд авторов относит их именно к этой группе), производные камптотецина (ингибиторы топоизомеразы I) в ряде классификаций относятся к группе алкалоидов растительного происхождения и т.д.

VI. Гормоны:

1. Антиандрогены (бикалутамид, ципротерона ацетат, флутамид).
2. Антиэстрогены (тамоксифен, торемифен, дролоксифен).
3. Ингибиторы ароматазы (форместан, анастрозол, экземестан).
4. Прогестины (медроксипрогестерона ацетат, мегестрола ацетат).
5. Агонисты LH-RH (бусерелин, госерелин, лейпролеина ацетат, трипторелин).
6. Эстрогены (фосфэстрол, полиэстрадиол).

 

6.2 Антиметаболиты – метотрексат, 6-меркаптопурин, фторурацил. Синтез метотрексата.

Антиметаболиты

Антиметаболиты это цитостатические противоопухолевые химиотерапевтические лекарственные препараты, чей механизм действия основан на ингибировании (иначе говоря, конкурентном антагонизме) определённых биохимических процессов, критически необходимых для размножения злокачественных опухолевых клеток, то есть для процесса деления, митоза, репликации ДНК.

Антиметаболиты представляют собой группу молекул, которые препятствуют синтезу ДНК и РНК. Многие из них имеют подобную строительным блокам ДНК и РНК структуру. Строительные блоки представляют собой нуклеотиды; молекулу, содержащую нуклеотидное основание, сахар и фосфатную группу. Нуклеоснования подразделяются на пурины (гуанин и аденин) и пиримидины (цитозин, тимин и урацил).

Антиметаболиты напоминают либо нуклеотидные основания, либо нуклеозиды (нуклеотид без фосфатной группы), но имеют измененные химические группы. Эти препараты оказывают свое действие либо путем блокирования ферментов, необходимых для синтеза ДНК, или же оказываются включенными в ДНК или РНК. Ингибируя ферменты, участвующие в синтезе ДНК, они предотвращают митоз, потому что ДНК не может дублировать сама себя. Кроме того, после ошибки включения молекул в ДНК может произойти повреждение ДНК и индуцируется программируемая гибель клеток (апоптоз). В отличие от алкилирующих агентов, антиметаболиты зависят от клеточного цикла. Это означает, что они работают только в определенной части клеточного цикла, в этом случае, в S-фазе (фаза синтеза ДНК). По этой причине, при определенной дозе, при увеличении дозы будет наблюдаться эффект плато и отсутствие пропорционального увеличения смерти клеток.

Антифолаты включают метотрексат и пеметрексед. Метотрексат ингибирует дигидрофолатредуктазу (DHFR), фермент, который регенерирует тетрафолат из дигидрофолата. Когда фермент ингибируется метотрексатом, уменьшаются клеточные уровни коферментов фолата. Они необходимы для производства тимидилата и пурина, оба из которых необходимы для синтеза ДНК и деления клеток. Пеметрексед является еще одним анти-метаболитом, который влияет на производство пурина и пиримидина, и, следовательно, также ингибирует синтез ДНК. В первую очередь, он ингибирует фермент тимидилатсинтазы, но также оказывает влияние на дигидрофолатредуктазу, аминоимидазол-карбоксамид-рибонуклеотид формилтрансферазу и глицинамид-рибонуклеотид формилтрансферазу.

 Фторпиримидины включают фторурацил и капецитабин. Фторурацил является аналогом нуклеооснования, который метаболизируется в клетках с образованием, по меньшей мере, двух активных продуктов; 5-флуоурудин монофосфата (FUMP) и 5-фтор-2'-дезоксиуридин 5'-фосфата (fdUMP). FUMP включается в РНК и fdUMP ингибирует фермент тимидилатсинтазы; оба события приводят к гибели клеток. Капецитабин является пролекарством 5-фторурацила, которое расщепляется в клетках для получения активного лекарственного средства. Аналоги дезоксинуклеозида включают цитарабин, гемцитабин, децитабин, Vidaza, Флударабин, неларабин, кладрибин, Clofarabine и Pentostatin. Тиопурины включают тиогуанин и меркаптопурин.

 

 

 

 

6.3 Цитотоксические препараты: бис-β-хлорэтиламины (эмбихин, сарколизин, допан, проспидин), этиленимины (бензотеф, тиофосфамид).