Камптотецин и другие ингибиторы топоизомеразы I
Противоопухолевое вещество камптотецин было изначально обнаружено в китайском дереве Camptotheca acuminata . Камптотецин ингибирует репликацию и транскирпцию , убивает клетки, находящиеся в S-фазе клеточного цикла, блокирует клеточный цикл на стадии G2 и вызывает фрагментацию хромосомной ДНК. Мишенью камптотецина в клетке является ДНК-топоизомераза I . Камптотецин ингибирует реакцию сшивания разрыва ДНК, внесенного ДНК-томоизомеразой, образуя тупиковый тройной комплекс, включающий топоизомеразу и ДНК. Камптотецин плохо растворим в воде, поэтому в клинике используются его производные: топотекан и иринотекан . Недостатком этих лекарственных средств является то, что они они инактивируются в течение нескольких минут при физиологическом pH. Их инактивация связана с раскрытием лактонового кольца. Сравнительно недавно было получено стабильное и эффективное альфа-кето производное камптотецина - S39625 [ 99 ], оно находится на стадии доклинических испытаний.
Ингибиторами ДНК-топоизомеразы I некамптотецинового ряда являются эдотекарин , инденоизохинолоны [ 100 ] и дибензонафтиридиноны [ 101 ], все они находятся на стадии клинических испытаний.
Цитотоксичность противоопухолевых препаратов связана с тем, что они могут действовать не только на раковые клетки - ДНК-топоизомераза I присутствует во всех клетках организма человека. Особенно от побочного действия противоопухолевых лекарств страдают делящиеся клетки костного мозга и эпителия. Повышенная чувствительность опухолевых клеток к агентам, повреждающим ДНК, таким как ингибиторы топоизомераз, скорее всего, обусловлена их сниженной способностью распознавать повреждения ДНК и ослабленными механизмами контроля клеточного цикла. С другой стороны, способность раковых клеток распознавать повреждения в ДНК может вызывать их устойчивость к химиотерапии. Отсюда следует проблема повышения специфичности ипгибиторов ДНК-топоизомераз в отношении опухолевых клеток.
Тройной комплекс ДНК-топоизомеразы с разорванной ДНК и ингибитором трансформируется в повреждение ДНК в результате репликации и транскрипции. Столкновение ДНК- или РНК-полимеразы с таким тройным комплексом может приводить к образованию двуцепочечного разрыва и нарушает структуру комплекса таким образом, что разрыв в ДНК уже не может быть восстановлен [ 102 ]. При этом 3'-конец ДНК остаётся ковалентно связан с ферментом. Такое повреждение может быть устранено разрыванием связи между 3'-фосфатом ДНК и топоизомеразой с последующим восстановлением целостности ДНК. Наиболее изученным путем устранения таких повреждений является путь с участием тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы (Tdp1) [ 103 ]. Для того чтобы произошло сшивание разрыва в ДНК, прежде всего, должна быть удалена ковалентно-связанная с ДНК топоизомераза. Это происходит посредством протеасомной деградации ДНК-топоизомеразы. Tdp1 гидролизует фосфодиэфирную связь между тирозином ДНК-топоизомеразы и фосфатом 3'-конца ДНК. Перед тем как разорванная ДНК сможет быть подвергнута действию полимераз и лигаз, фосфат на 3'-конце ДНК, оставленный тирозил-ДНК-фосфодиэстеразой, должен быть отщеплен с помощью PNK (Polinucleotide kinase phosphatase) .
Одним из возможных путей усиления специфичности ингибиторов ДНК-топоизомеразы I является их комбинирование с ингибиторами тирозил-ДНК-фосфодиэстеразы. Другой способ состоит в их сочетании с ингибиторами киназ, регулирующих клеточный цикл.
