从二甲基亚砜到伏立诺他——首个HDAC抑制剂的研发之路

伏立诺他，英文名为Vorinostat，商品名为Zolinza®，化学名为Suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA)，于 2006年10月26日美国FDA批准上市。用于治疗加重、持续和复发或用两种全身性药物治疗后无效的T细胞淋巴瘤(CTCL, 一种非霍奇金淋巴瘤)。伏立诺他特异性地结合并阻断组蛋白去乙酰化(Histonedeacetylases HDAC)过程，进而阻止肿瘤细胞的基因表达，诱导肿瘤细胞凋亡。伏立诺他是首个HDAC抑制剂，了解它的研发历程，对于其他HDAC抑制剂的新药开发有重要意义。

Vorinostat的化学结构式

HMBA的化学结构式

之后，对该化合物做了临床实验，但在Ⅱ期临床试验中发现，它只能缓解骨髓增生异常综合征和急性骨髓性白血病的症状，并且患者对该药耐受性较低，药物在体内代谢的半衰期只有1.5 h，很难说明该化合物对疾病有效，所以，很遗憾，HMBA的临床试验失败了。

失败的意义在于为成功积累经验，HMBA虽然没有成为新药，但它为活性更高的化合物提供了结构与活性之间的关系。HMBA的靶点尚不明确，盲目地合成新化合物可能会南辕北辙。研究人员仔细回想之前的研究，为什么是DMSO与那些极性较大的化合物的活性较好呢？所以他们猜想，这些化合物可能与某些金属结合或者与受体形成较为牢固的氢键。这个猜想很是关键，为以后的药物设计的成功奠定了基础。研究人员继续寻找极性更大的基团，在异羟肟酸基这里找到突破口。异羟肟酸基既可以与Zn²⁺等离子发生络合作用，也极易形成氢键。研究人员合成了许多双异羟肟酸基化合物，其中双异羟肟辛二酸(SBHA)的活性令人满意。双异羟肟酸基团比双酰胺基团的活性强很多。

值得注意的是，SAHA与HMBA的分子式中都含有6个亚甲基，说明这6个亚甲基在该类化合物中是不可或缺的。之后，研究人员又合成了比SBHA活性还要高6倍的化合物HASA。在考察完活性、稳定性等性质之后，HASA各项指标均胜出，成为有前途的先导化合物。

SBHA的化学结构式

有人发现天蓝色链霉菌中的曲古抑菌素A (Trichostatin A，TSA)具有抑制组蛋白去乙酰化酶的作用，由于TSA与SAHA结构相似，所以SAHA也可能具有类似的作用。经过实验的得出：HDAC是SAHA的靶点，SAHA可以选择性的调控基因表达，部分抑制HDAC 1与3，造成乙酰化的组蛋白2A，2B，3和4在细胞中大量积累，进而抑制DNA的转录，造成细胞凋亡。

TSA的化学结构式

为了验证SAHA是与HDAC的结合，研究人员通过X射线试验说明了这一点，在下图中我们可以看到，HDAC中有一个含Zn²⁺的狭窄的疏水性口袋，SAHA的异羟肟酸基团与该离子牢牢地结合在一起，6个亚甲基通过狭窄的口袋延伸出来，苯环则附着在疏水性HDAC同源蛋白的表面。

SAHA与HDAC的X射线衍射结果图来源：Nature Biotechnology 25,84-90(2007)

体外测试结果显示，SAHA抑制HDAC的剂量为50 nM，并造成细胞生长停滞和半胱氨酸蛋白酶依赖性细胞凋亡。在动物试验中，SAHA有效抑制小鼠、大鼠肿瘤生长，可以治疗耐药性急性早幼粒细胞白血病的小鼠模型，并对肺癌小鼠有效且几乎无不良反应。

在I期临床试验中，SAHA显示广泛的抗肿瘤活性，并且作为口服用药，患者使用极为方便。SAHA对多种血液癌症(包括霍奇金病、非霍奇金淋巴瘤、T细胞淋巴瘤)和多种实体瘤(包括甲状腺瘤、肾癌、喉癌等)有效。不良反应包括：疲劳，腹泻，厌食和脱水等，一般在用药4-7天后出现。I期临床试验取得很好的效果。

在Ⅱ期临床研究中发现，SAHA对T细胞淋巴瘤有显著的治疗效果，并可以用于之前用药都失败的患者。对患者的肿瘤细胞进行体外培养，发现SAHA选择性诱导恶性T细胞凋亡和调节组蛋白乙酰化水平。经过3期临床试验，美国FDA于2006年批准SAHA用于T细胞淋巴瘤的治疗。

Vorinostat虽然只有中等的抑制效果，并且其中的异羟肟酸基团也存在一定的毒性，HDAC广泛存在于染色质中，使用Vorinostat会导致机体可能出现不良反应。但它作为首个HDAC抑制剂，实现了从DMSO到药物的飞跃，为以后研发出更强安全性更高的HDAC抑制剂提供了范本。