Введение
Антрациклины – это класс препаратов, используемых в химиотерапии рака, которые получают из бактерий рода Streptomyces. Эти соединения применяются для лечения многих видов рака, включая лейкемии, лимфомы, рак молочной железы, желудка, матки, яичников, мочевого пузыря и легких. Первым открытым антрациклином был даунорубицин (торговое название Дауномицин), который естественным образом продуцируется видом Streptomyces peucetius, относящимся к типу Actinomycetota. Клинически наиболее значимыми антрациклинами являются доксорубицин, даунорубицин, эпирубицин и идарубицин. Их основным побочным эффектом является кардиотоксичность, что существенно ограничивает их применение. Использование антрациклинов также значительно связано с развитием тяжелой или фебрильной нейтропении в первом цикле лечения. Другие побочные эффекты включают рвоту. Препараты действуют главным образом путем интеркаляции в ДНК и нарушения метаболизма ДНК и синтеза РНК. Цитотоксичность в основном обусловлена ингибированием топоизомеразы II после того, как фермент вызывает разрыв цепи ДНК, предотвращая её религацию и приводя к гибели клеток. Базовая структура антрациклинов представляет собой тетрациклическую молекулу с антрахиноновым ядром, соединенным с сахарным фрагментом посредством гликозидной связи. Попадая в клетку, четырехкольцевая структура интеркалирует между парами оснований ДНК, в то время как сахар располагается в малой бороздке и взаимодействует с соседними парами оснований.
Anthracyclines are a class of drugs used in cancer chemotherapy that are extracted from Streptomyces bacterium. These compounds are used to treat many cancers, including leukemias, lymphomas, breast, stomach, uterine, ovarian, bladder cancer, and lung cancers. The first anthracycline discovered was daunorubicin (trade name Daunomycin), which is produced naturally by Streptomyces peucetius, a species of Actinomycetota. Clinically the most important anthracyclines are doxorubicin, daunorubicin, epirubicin and idarubicin. Their main adverse effect is cardiotoxicity, which considerably limits their usefulness. Use of anthracyclines has also been shown to be significantly associated with cycle 1 severe or febrile neutropenia. Other adverse effects include vomiting. The drugs act mainly by intercalating with DNA and interfering with DNA metabolism and RNA production. Cytotoxicity is primarily due to inhibition of topoisomerase II after the enzyme induces a break in DNA, preventing religation of the break and leading to cell death. The basic structure of anthracyclines is that of a tetracyclic molecule with an anthraquinone backbone connected to a sugar moiety by a glycosidic linkage. When taken up by a cell the four ring structure intercalates between DNA bases pairs while the sugar sits within the minor groove and interacts with adjacent base pairs.
История
Даунорубицин – это краснопигментированный препарат, который был открыт в начале 1960-х годов. Он был выделен из штамма Streptomyces peucetius Ди Марко и его коллегами, работавшими в Farmitalia Research Laboratories в Италии, которые назвали его дауномицином. Примерно в то же время Дубост и его коллеги во Франции также открыли это соединение и назвали его рубидомицином. В качестве международного наименования был принят даунорубицин. Первые антрациклины оказались настолько эффективными, что для поиска соединений с улучшенными терапевтическими свойствами были синтезированы тысячи аналогов. Только эпирубицин и идарубицин получили широкое применение во всем мире. Эпирубицин обладает сходной активностью с доксорубицином, но вызывает меньше кардиотоксических побочных эффектов. Идарубицин является жирорастворимым производным даунорубицина и обладает пероральной биодоступностью. Несколько исследовательских групп сосредоточились на создании соединений, сохраняющих полициклический ароматический хромофор антрациклинов (способствуя интеркаляции в ДНК) и заменяющих сахарный остаток простыми боковыми цепями. Это привело к идентификации митоксантрона, который классифицируется как антрацендион и используется в клинике для лечения различных онкологических заболеваний. Показано, что дизахаридные аналоги сохраняют противораковую активность, и их механизм действия продолжает изучаться. Несмотря на то, что с момента открытия антрациклинов прошло 50 лет, и несмотря на недавние успехи в разработке таргетной терапии рака, около 32% пациенток с раком молочной железы, 57–70% пожилых пациентов с лимфомой и 50–60% детей с онкологическими заболеваниями лечатся антрациклинами. Некоторые виды рака выигрывают от неоадъювантной терапии на основе антрациклинов, в том числе тройной негативный рак молочной железы, который плохо поддается таргетной терапии из-за отсутствия доступных мишеней. По сравнению с пациентками с не-тройным негативным раком молочной железы, пациентки с тройным негативным раком молочной железы демонстрируют более высокую частоту ответа и более высокую частоту патологического ответа на терапию антрациклинами, что является показателем прогноза улучшения долгосрочных результатов.
Механизм действия
Антрациклины широко изучались в отношении их взаимодействия с клеточными компонентами и влияния на клеточные процессы. Это включает исследования на культивируемых клетках и в цельных организмах животных. В научной литературе задокументировано множество взаимодействий лекарственных средств с клетками, которые варьируются в зависимости от свойств клеток-мишеней, дозы препарата и образующихся промежуточных метаболитов. Поскольку могут наблюдаться артефактные механизмы действия, наиболее важными являются следующие механизмы, проявляющиеся при клинически релевантных концентрациях препарата.
Интеркаляция ДНК
Антрациклины легко поглощаются клетками и локализуются в ядре. Хромофорная часть антрациклинов обладает интеркалирующей способностью и внедряется между соседними парами оснований ДНК. Это повреждение ДНК, опосредованное топоизомеразой II, впоследствии приводит к остановке роста и активирует механизмы репарации ДНК. В случае неэффективности процесса восстановления, повреждения запускают запрограммированную клеточную гибель. Кроме того, доступность внутриклеточного железа катализирует окислительно-восстановительные реакции и дополнительно генерирует активные формы кислорода (АФК). Введение внеклеточного формальдегида с использованием пролекарств, высвобождающих формальдегид, может способствовать образованию ковалентных аддуктов ДНК. Показано, что такие аддукты блокируют GpC-специфичные факторы транскрипции и индуцируют апоптоз.