2353-33-5 / 地西他濱的作用是什么

【概述】

地西他濱(decitabine, 5-氮雜-2′-脫氧胞苷,商品名為Dacogen)為胞嘧啶類似物,特異的DNA甲基化轉移酶抑制劑,可逆轉DNA的甲基化過程,激活沉默失活的抑癌基因。地西他濱由MGI制藥與SuperGen公司開發, 2006年5月獲美國FDA批準上市,適應證為各種類型的骨髓增生異常綜合征。

【理化性質】

地西他濱外觀為白色至類白色細微粉末,化學名稱:4-氨基-1-(2-脫氧-β-D-赤式-呋喃核糖)-1,3,5-三嗪-2(1H)-酮,分子式:C8H12N4O4,相對分子質量:228.21。微溶于乙醇/水(50/50)、甲醇/水(50/50)、甲醇,略溶于水,溶于二甲基亞砜(DMSO)[2]。應置于25℃下保存,允許范圍15℃～30℃。

【作用機制】

地西他濱通過磷酸化后直接摻入DNA,抑制DNA甲基化轉移酶,引起DNA低甲基化和細胞分化或凋亡來發揮抗腫瘤作用。體外試驗顯示,地西他濱可抑制DNA甲基化,并且在產生該作用的濃度下不會明顯抑制DNA的合成。地西他濱誘導腫瘤細胞的低甲基化,從而恢復控制細胞分化增殖基因的正常功能。在快速分裂的細胞中,摻入DNA的地西他濱可與DNA甲基轉移酶共價結合從而產生細胞毒性作用,而非增殖期細胞則對地西他濱相對不敏感。地西他濱是S周期特異性藥物。體外研究證實,1μmol?L-1地西他濱作用1h,白血病細胞集落數減少15%～44%;作用24h,集落數減少95%,其殺白血病細胞呈時間依賴性。

【藥理作用】

地西他濱作為特異的DNA甲基化轉移酶抑制劑,可逆轉DNA的甲基化過程,誘導腫瘤細胞向正常細胞分化或誘導腫瘤細胞凋亡。在腫瘤細胞內,地西他濱被脫氧胞苷激酶磷酸化,以磷酸鹽的形式與DNA摻合。高濃度的地西他濱摻合可抑制DNA合成誘導細胞死亡,發揮其細胞毒作用;低濃度的地西他濱摻合可替代腫瘤細胞內的胞嘧啶與DNA甲基化轉移酶共價結合,使DNA甲基化轉移酶失活但不會導致細胞死亡。

在以髓性細胞白血病患者為研究對象的臨床試驗中觀察到,給予地西他濱治療5d后,全部染色體組中5-甲基胞嘧啶/胞嘧啶及重復DNA組件的甲基化程度分別下降14%和9%。在5～20mg?m-2?d-1內,甲基化程度的減弱與用藥劑量線性相關(r=0.88;P=0.05),并且甲基化的減弱程度與臨床療效也有一定的相關性;當用藥劑量超過20mg?m-2?d-1時,甲基化的減弱程度沒有增加,而是呈平臺趨勢,同時臨床療效也沒有增強而是呈減弱趨勢,這種現象在使用高劑量(100～180mg?m-2?d-1)地西他濱進行治療的慢性髓系白血病患者中可以觀察到。 地西他濱在鐮狀細胞性貧血中獨特的活性機制在于其影響胎兒血紅蛋白(HbF)基因的活性,這種基因在出生后通常處于靜默狀態。

地西他濱通過蛋白酶作用通路,選擇性降解DNA甲基化轉移酶-1,繼發提高組蛋白乙酰化水平,激活r-球蛋白基因提高HbF在體內的表達,減緩疾病惡化進程。 地西他濱的抗腫瘤活性并不僅僅來自于其特異的DNA甲基化轉移酶抑制作用,其他的作用機制還在研究中。地西他濱可以誘導某些基因局部染色體重組,可增加細胞中組蛋白去乙酰基酶-1的釋放,解除p21WAF1的抑制作用。地西他濱和組蛋白去乙酰基酶抑制劑聯合應用,可加強染色體重組,激活非甲基化原因沉默失活的抑癌基因。 地西他濱是細胞周期S期特異性藥物,可誘導人白血病細胞終端分化,并減少集落生成,其在細胞內的失活主要為胞苷脫氨酶的脫氨作用。以L1210白血病大鼠模型為研究對象,地西他濱和胞苷脫氨酶抑制劑Zebularine聯合應用,大鼠生存期比單用地西他濱或Zebularine顯著延長,這為臨床上聯合用藥提供了理論依據。

【藥動學】

12例患者(8男4女,50～87歲,6例MDS患者,6例急性髓細胞白血病患者),靜脈滴注地西他濱15mg?m-2,每8h一次,連續3d,6周一個療程,其中5例接受了2個療程的治療。給予單劑量的地西他濱后,血藥濃度最大值ρmax為79μg?L-1,達峰時間tmax為2.67h,藥時曲線下面積AUC0～∞為170μg?h?L-1。連續3d的給藥過程中,ρmax、AUC波動不大,第3天的AUC與第1天的AUC比值為0.92。從接受2個療程的患者的藥動學數據可以看出,第一個療程的ρmax為49μg?L-1,第二個療程的ρmax為62.7μg?L-1,兩者之間沒有統計學上的差異,這表明地西他濱在血液中沒有蓄積。地西他濱在體內的表觀分布容積Vd為75.8L?m-2,血漿清除率CL為122L?h-1?m-2,消除半衰期t1/2為0.58h。

【制備方法】

1.2-脫氧-D-核糖在吡啶作用下與乙酐進行乙酰化，再在TMSOTf作用下與5-氮雜胞嘧啶偶聯得1-(3,5-二-O-乙酰基-2-脫氧-D-核糖)-5-氮雜胞嘧啶，最后經氨氣脫保護、甲醇重結晶得抗腫瘤藥地西他濱，總收率約32％。 具體實驗步驟如下： （1）1,3,5-三-O-乙酰基-2-脫氧-D-核糖(2) 2-脫氧-D-核糖(20g，149mmol)和新蒸吡啶(60ml，736mmol)加至250ml三頸瓶中，0℃氮氣保護下慢慢滴加乙酐(49.2ml，520mmol)，滴畢升至室溫反應25h。加入二氯甲烷(400ml)，冰浴下加飽和碳酸氫鈉溶液(約400ml)調至中性，靜置分層，水相用二氯甲烷萃取(100ml×2)，合并有機相，依次用1mol/L鹽酸(200ml×3)、飽和碳酸氫鈉溶液(200ml)和飽和鹽水(200ml)洗滌，無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液蒸干，剩余油狀物于冰箱靜置48h，加入少量異丙醚，抽濾，濾液蒸除異丙醚，剩余油狀3(31.1g)直接用于下步反應。 （2）1-(3,5-二-O-乙酰基-2-脫氧-D-核糖)-5-氮雜胞嘧啶(3) 5-氮雜胞嘧啶(2g，17.8mmol)、六甲基二硅胺烷(HMDS)(120ml，575.5mmol)和催化量硫酸銨(2.7mg)加至250ml三頸瓶中，氮氣保護下加熱回流至澄清，繼續回流1h。減壓蒸除過量HMDS，加入1,2-二氯乙烷(120ml)后冷卻至室溫，加入TMSOTf(4.4ml，24.2mmol)，同溫攪拌1h。慢慢滴加如上所得2(3.12g，12mmol)的1,2-二氯乙烷(60ml)溶液，滴畢室溫反應12h，加飽和碳酸氫鈉溶液調至中性，用水(100ml×3)洗滌，無水硫酸鈉干燥，過濾，濾液蒸干，得3(2.4g，64.2％)，Rf0.4(展開劑：二氯甲烷-甲醇，9∶1)，直接用于下步反應。 （3）地西他濱(1) 3(1g，3.2mmol)和甲醇(30ml)加至50ml三頸瓶中，室溫通入氨氣，TLC顯示反應結束后，反應液蒸干，剩余物快速柱色譜純化(洗脫劑：二氯甲烷-甲醇，9∶1)，產物[0.84g，α/β=22∶78(HPLC法)]用甲醇重結晶，得1(0.45g，61.6％)。

圖1為合成地西他濱的路線1

2.5－氮雜胞嘧啶經六甲基二硅胺烷硅烷化保護，再與1－氯－3，5－對甲基苯甲酰基－脫氧－D－呋喃核糖在四氯化錫的作用下縮合得到1－(3，5－二－O－對氯苯甲酰基－2－脫氧－β－D－呋喃核糖)－5－氮雜胞嘧啶，最后經脫保護、重結晶制得地西他濱。 具體實驗步驟如下： （1）2，4－二－(三甲基硅)－5－氮雜胞嘧啶(3)的合成 三口反應瓶中加入5－氮雜胞嘧啶20g(179mmol)和六甲基二硅胺烷(HMDS)300mL(478mmol)，室溫攪拌10min后加入硫酸銨0．2g，加熱至回流，反應液澄清后，減壓蒸除過量的HMDS，濃縮至干后得到42．7g固體3，收率93．4%。 （2）1－(3，5－二－O－對甲基苯甲酰基－2－脫氧－β－D－呋喃核糖)－5－氮雜胞嘧啶(2)的合成 向三口反應瓶中加入如上所得的3、1－氯－3，5－二－O－對甲基苯甲酰基－脫氧－D－呋喃核糖35g(90mmol)、二氯甲烷1600mL，室溫下滴加四氯化錫21mL(180mmol)，同溫下反應6h，TLC(展開劑:二氯甲烷∶甲醇=9∶1)，監測反應完全后向反應液中加入水200mL，攪拌5min，分去水相，有機相用碳酸氫鈉溶液調節pH7，分去水相，有機相用水500mL洗滌后用無水硫酸鈉干燥、過濾，濾液濃縮至干，殘留物用甲苯/乙醇重結晶，得16．4g白色固體2，收率39.2%。 （3）三口反應瓶加入216．4g、無水乙醇170mL和乙醇鈉0．4g，在氮氣保護條件下室溫反應4h，TLC監測反應完全后，過濾，濾餅真空干燥后用乙醇重結晶得4．8g白色固體1，收率:60．0%。

圖2為合成地西他濱的路線1

【應用】

1.骨髓增生異常綜合征

2.鐮狀細胞性貧血

3.髓性細胞白血病

4.其他 臨床研究表明,地西他濱對其他實體瘤也有療效,如肺癌、食管癌、胸膜癌等。地西他濱與白介素-2聯合應用,治療黑素瘤腎細胞癌時發揮協同作用;與順鉑聯用,治療子宮頸鱗狀上皮細胞癌;地西他濱也可用于治療非小細胞肺癌,但也有研究者指出,地西他濱與順鉑聯用治療非小細胞肺癌的療效并沒有比單用順鉑好。

【不良反應】

在針對MDS患者的3期臨床研究中,地西他濱組常見的血液學不良反應為嗜中性粒細胞減少,血小板減少及發熱引起的中性粒細胞減少和白細胞減少。骨髓抑制是治療中最常見的不良反應,也是導致用藥減量或中斷治療的主要原因。治療過程中,6例因潛在的疾病和骨髓抑制死亡。地西他濱組83例中有8例因不良反應中斷治療,而支持療法組81例中僅有1例因不良反應中斷治療。其他疾病的臨床研究中最常見的血液學不良反應也是骨髓抑制;地西他濱治療中常見的非血液學不良反應為發熱,惡心,嘔吐,腹瀉等。地西他濱對孕婦及胎兒的傷害未見明確的臨床研究報道,但動物試驗表明,妊娠期的大鼠腹腔注射地西他濱,未觀察到對大鼠的明顯傷害,但胎兒的存活率和體重明顯下降,因此建議女性患者使用地西他濱治療時避免懷孕。對于男性患者,采用地西他濱治療時也建議采取避孕措施。

【藥物相互作用】

體外研究表明,地西他濱不是細胞色素P450酶的底物,與細胞色素P450酶不發生相互作用,并且其血漿蛋白結合率很低(< 1%)。 地西他濱為DNA甲基化轉移酶抑制劑,和組蛋白去乙酰基酶抑制劑聯合應用,協同作用激活甲基化失活的抑癌基因,加強染色體重組,激活非甲基化原因沉默失活的抑癌基因,在動物試驗中,地西他濱和胞苷脫氨酶抑制劑Ze-bularine聯合應用,大鼠生存期比單用地西他濱或Zebularine顯著延長。在臨床上,地西他濱與白介素-2聯合治療黑素瘤腎細胞癌有協同作用;與順鉑聯用,可用于治療子宮頸鱗狀上皮細胞癌。

【主要參考資料】

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[4]譚昀.治療骨髓增生異常綜合征新藥———地西他濱[J].中國新藥雜志,2010.19(2):91-94.