利用高解析度雷射光鉗系統進行肺癌標靶治療藥物PD153035之熱力學參數分析

近年來癌症發生率高居國人死亡率第一，根據國民健康局統計，2008年因肺癌喪命，占十大癌症死因第一位。臨床上肺癌可分為小細胞肺癌及非小細胞肺癌(non-small-cell lung cancer，通常稱作NSCLC)，其中後者發生率占85~88%。非小細胞肺癌治療方式主要以化學治療及標靶藥物治療為主。目前第一線化療藥物-順鉑(cis-platin)其作用機制為藥物進入細胞核中與DNA上相鄰的鳥嘌呤(Guanine)-N7形成共價鍵，經由順鉑與DNA交聯結合(cross-linking)造成DNA結構改變，使DNA無法進行複製、轉錄、轉譯等過程，進而抑制DNA與RNA合成。當DNA受損卻無法修復時，將會使細胞走向計畫性死亡，造成細胞凋亡(apoptosis)，如此達到殺死腫瘤細胞之目的。另一方面，非小細胞肺癌常會出現過量的上表皮生長因子受體(EGFR)促使癌細胞快速生長。目前非小細胞肺癌第二、三線標靶治療之藥物艾瑞莎(Iressa)及得舒緩(Tarceva)，皆為上表皮生長因子受體的酪胺酸酶抑制劑，藉由阻斷受體將訊號傳入細胞核中，亦可達到抑制腫瘤細胞增生的目的。本實驗中所使用之PD153035亦屬於酪胺酸脢抑制劑之一，但目前PD153035還未使用於臨床上。
本研究目的將針對非小細胞肺癌之標靶藥物-PD153035與DNA之間的結合作用，利用雷射光鉗系統以單分子層級來釐清藥物與DNA的結合模式；同時，透過改變藥物濃度，測量DNA分子在有、無PD153035時作用力隨拉伸長度的變化，並經由inextensible WLC model藉以分析DNA分子的特徵長度變化包括維持長度(Lp)及輪廓總長(Lc)。當藥物嵌入DNA時會造成DNA結構變得較為鬆軟(soft)，造成維持長度變短，同時藉由B-form DNA輪廓總長的變化量進而求出PD153035平衡結合親和力常數值。並透過van’t Hoff衍生方程式(ΔG = -RTlnKA)求出自由能變化量。實驗結果顯示，PD153035僅於1 mM sodium cacodylate低鹽濃度條件下嵌入DNA結構中，當藥物濃度為200 μM時趨於飽和，此時n = 12 ?b 0.92，代表每隔12個鹼基對即會有一藥物嵌入DNA結構中，平衡結合親和力常數值為1.34 ( ?b 0.53) × 104 M-1，自由能變化量為-5.53 ?b 0.92 kcalmol-1，表示PD153035在此條件下嵌入DNA結構中屬於自發性反應。未來希望利用自行設計之溫控系統，經由吉布斯自由能方程式(ΔG=ΔH-TΔS，G：自由能；H：焓值；S：熵值；T：溫度)，分析完整熱力學參數的變化量(ΔG、ΔH以及ΔS)。