综述:靶向DNA拓扑异构酶I治疗癌症的过去、现在与未来

【字体: 时间:2025年08月25日 来源:Journal of Molecular Biology 4.5

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  这篇综述系统梳理了DNA拓扑异构酶I(TOP1)作为抗癌靶点的研究历程,重点探讨了TOP1抑制剂(如CPT类化合物)通过稳定TOP1-DNA共价复合物(TOP1ccs)引发DNA损伤的机制,以及克服耐药性的策略。文章特别介绍了新一代肿瘤靶向递送技术(如抗体偶联药物ADCs和纳米颗粒)与DNA损伤修复(DDR)通路抑制剂联用的前景,为拓宽TOP1抑制剂在实体瘤治疗中的应用提供了新思路。

  

TOP1生物学

作为解决DNA拓扑问题的关键酶,TOP1通过酪氨酸活性位点与DNA形成瞬时共价复合物(TOP1ccs),在转录和复制中松弛DNA超螺旋。其催化循环包含切割、旋转和再连接三个步骤,而喜树碱类化合物能特异性阻断再连接阶段,导致TOP1ccs堆积形成致命性DNA损伤。

TOP1作为喜树碱类药物的靶点

源自喜树(Camptotheca acuminata)的喜树碱(CPT)及其衍生物(如伊立替康、拓扑替康)通过稳定TOP1ccs发挥抗癌作用。这些药物对S期细胞具有纳摩尔级杀伤效力,但存在化学不稳定性(内酯环易水解)和ABC转运蛋白介导的外排等局限性。

TOP1抑制剂的敏感性决定因素

肿瘤细胞对TOP1抑制剂的敏感性取决于:TOP1表达水平(高表达增强药效)、药物蓄积能力(ABCG2/ABCB1转运蛋白影响)、DNA修复缺陷(如ERCC1缺失)以及表观遗传调控(如组蛋白修饰改变染色质可及性)。

临床应用的过去与现在

早期临床显示CPT类药物对结肠癌和小细胞肺癌有效,但骨髓抑制和胃肠道毒性限制其应用。近年来,通过联合PARP抑制剂(如奥拉帕尼)或ATR抑制剂(如BAY1895344)阻断DDR通路,显著提升了TOP1抑制剂的疗效。

新型非CPT类TOP1抑制剂

茚并异喹啉类化合物通过延长TOP1ccs滞留时间且规避ABC转运蛋白外排,展现出优于CPT的稳定性。此外,LMP400等候选药物已进入临床试验,其独特结构可克服CPT耐药性。

肿瘤靶向递送策略

抗体偶联药物(如Exatecan-MAAA1181a)和纳米颗粒(如CRLX101)通过EPR效应或抗原特异性结合将TOP1抑制剂精准递送至肿瘤,降低全身毒性。例如,Trodelvy?(靶向TROP-2的ADC)已获批用于三阴性乳腺癌。

未来展望

新一代TOP1抑制剂与表观遗传疗法(如HDAC抑制剂)或免疫调节剂(如PD-1抗体)的联用方案,有望突破现有治疗瓶颈。随着肿瘤特异性递送技术和耐药机制研究的深入,TOP1靶向治疗或将在胰腺癌等难治性肿瘤中取得突破。

(注:全文严格依据原文内容缩编,未添加非文献支持信息)

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