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開發Piperazinedione系列化合物做為癌症治療新藥
Other Title
Development of Piperazinedione as Novel Anticancer Drugs
Type
thesis
Date Issued
2015-01-21
Author(s)
王群力
Advisor
鄭幼文
Subjects
系所名稱：藥學系(碩博士班)
Description
學位別：博士
語文別：中文
指導教授：鄭幼文
共同指導教授：
口試委員：郭盛助;顧記華;李珮端;鄭慧文;李美賢;劉景平;張偉嶠
中文關鍵字：癌症;微管蛋白;臨床前;藥物開發;哌嗪二酮
英文關鍵字：Cancer;tubulin;preclinical;drug development;piperazinedione
語文別：中文
指導教授：鄭幼文
共同指導教授：
口試委員：郭盛助;顧記華;李珮端;鄭慧文;李美賢;劉景平;張偉嶠
中文關鍵字：癌症;微管蛋白;臨床前;藥物開發;哌嗪二酮
英文關鍵字：Cancer;tubulin;preclinical;drug development;piperazinedione
Abstract
背景與研究動機: Azatyrosine在先前研究中被證實具有選擇性抑制癌細胞生長能力，本實驗室將azatyrosine進行結構優化得到雙胜肽，進一步結構修飾，得到piperazinedione系列化合物；本論文之目的在得到之piperazinedione進一步結構優化與臨床前開發。
材料與方法: 化學合成得到piperzainedione系列化合物藉由體外癌細胞生長抑制活性挑選最佳化合物後，送至美國癌症研究中心 (National Cancer Institute, NCI) 進行癌細胞生長抑制活性試驗 (NCI60 screening)。確認活性最佳之化合物進行臨床前開發，包含活體動物模式確認療效、藥物動力學試驗、早期配方設計及毒性/安全性試驗。
結果: 本論文主要成果為 (1) Piperazinedione類化合物結構最優化及活性篩選。此系列環狀azatyrosine衍生物具有強效抑制癌細胞生長活性，其中體外活性最佳之PE092002、化合物B4、B5抑制癌細胞生長活性 (GI50) 落在10-80 nM。(2) 活性最優之PE092002進行臨床前研究之專案管理。最優化合物PE092002被選為先導化合物進行後續藥理試驗及藥動學試驗；由美國癌症研究中心NCI60平台篩選中證實PE092002之強效及廣效癌細胞生長抑制活性 (45/60個細胞株GI50 < 10 nM)，同時透過COMPARE演算法推測其藥理作用機轉為抑制微管蛋白聚合反應造成mitotic arrest；此一結果在OncoPanel60 (Eurofin Scientific) 結果中獲得驗證，在52個細胞株都顯示具有導致mitotic arrest的效果；同時於體外細胞微管聚合反應試驗中證明。PE092002之癌細胞生長抑制活性在裸鼠腫瘤動物模式中獲得證實，在肺癌A549、血癌HL-60、肝癌Hep3B、Huh-7等細胞株異體移植試驗 (xenograft)中都證實其活體療效，並在Huh-7中求得ED50為8.47 mg/kg/PO/qd。後續PE092002臨床前開發包含 (1) 製程優化，將總產率由3%提升至50%；(2) 溶解度優化，將水溶液態溶解度自54 ng/mL提升二千-三千倍至110 - 203 μg/mL；(3) 單劑量藥動學試驗，PE092002之T1/2為PO 5.7 h，i.v. 6.2 h，生體可用率為9.3%，較TW01提高許多 (T1/2 PO 2.7 h，i.v. 2.34 h，生體可用率1.14%)；(4) 口服急毒性試驗結果大鼠 (公/母) >112 / 68.2 mg/kg，小鼠 100 / 181 mg/kg；(5) 體外受體結合抑制試驗，在10 μM下74個受體中有69個抑制比例低於50%。
結論: PE092002後續開發將按照IND規範，包含FDA guideline M3(R2)、ICH Guideline Topic S 9、FDA Guideline for Industry優先進行化合物品質管制及強化毒理試驗證據，以期早日邁向臨床試驗。本論文產出之PE092002曾獲選台灣生技整合育成中心 (Si2C) 評選跨部會新藥選題計畫獲核准，為25件申請案中獲選之三件之一，且為唯一學術界獲選案，另外正與中國化學製藥公司進行技術移轉授權當中。
材料與方法: 化學合成得到piperzainedione系列化合物藉由體外癌細胞生長抑制活性挑選最佳化合物後，送至美國癌症研究中心 (National Cancer Institute, NCI) 進行癌細胞生長抑制活性試驗 (NCI60 screening)。確認活性最佳之化合物進行臨床前開發，包含活體動物模式確認療效、藥物動力學試驗、早期配方設計及毒性/安全性試驗。
結果: 本論文主要成果為 (1) Piperazinedione類化合物結構最優化及活性篩選。此系列環狀azatyrosine衍生物具有強效抑制癌細胞生長活性，其中體外活性最佳之PE092002、化合物B4、B5抑制癌細胞生長活性 (GI50) 落在10-80 nM。(2) 活性最優之PE092002進行臨床前研究之專案管理。最優化合物PE092002被選為先導化合物進行後續藥理試驗及藥動學試驗；由美國癌症研究中心NCI60平台篩選中證實PE092002之強效及廣效癌細胞生長抑制活性 (45/60個細胞株GI50 < 10 nM)，同時透過COMPARE演算法推測其藥理作用機轉為抑制微管蛋白聚合反應造成mitotic arrest；此一結果在OncoPanel60 (Eurofin Scientific) 結果中獲得驗證，在52個細胞株都顯示具有導致mitotic arrest的效果；同時於體外細胞微管聚合反應試驗中證明。PE092002之癌細胞生長抑制活性在裸鼠腫瘤動物模式中獲得證實，在肺癌A549、血癌HL-60、肝癌Hep3B、Huh-7等細胞株異體移植試驗 (xenograft)中都證實其活體療效，並在Huh-7中求得ED50為8.47 mg/kg/PO/qd。後續PE092002臨床前開發包含 (1) 製程優化，將總產率由3%提升至50%；(2) 溶解度優化，將水溶液態溶解度自54 ng/mL提升二千-三千倍至110 - 203 μg/mL；(3) 單劑量藥動學試驗，PE092002之T1/2為PO 5.7 h，i.v. 6.2 h，生體可用率為9.3%，較TW01提高許多 (T1/2 PO 2.7 h，i.v. 2.34 h，生體可用率1.14%)；(4) 口服急毒性試驗結果大鼠 (公/母) >112 / 68.2 mg/kg，小鼠 100 / 181 mg/kg；(5) 體外受體結合抑制試驗，在10 μM下74個受體中有69個抑制比例低於50%。
結論: PE092002後續開發將按照IND規範，包含FDA guideline M3(R2)、ICH Guideline Topic S 9、FDA Guideline for Industry優先進行化合物品質管制及強化毒理試驗證據，以期早日邁向臨床試驗。本論文產出之PE092002曾獲選台灣生技整合育成中心 (Si2C) 評選跨部會新藥選題計畫獲核准，為25件申請案中獲選之三件之一，且為唯一學術界獲選案，另外正與中國化學製藥公司進行技術移轉授權當中。