PHGDH抑制剂在预防和/或治疗结直肠癌转移中的应用

摘要

本发明属于生物医药领域，公开了一种PHGDH作为靶标在抑制结直肠癌转移中的应用。本发明还公开了PHGDH抑制剂的应用，所述PHGDH抑制剂作为抑制结直肠癌转移的活性成分，能够预防和/或治疗结直肠癌的转移，在提高患者生活质量的同时有效地延长患者的生命，临床应用前景良好。

说明书

技术领域

本发明属于生物医药领域，涉及PHGDH抑制剂在抑制结直肠癌转移中的应用，用于预防和/或治疗结直肠癌转移。

背景技术

结直肠癌是最常见的消化道肿瘤之一，严重威胁着人类的健康。肝脏是结直肠癌血行转移最主要的靶器官，大约40％到70％的结直肠癌患者在整个病程中最终会出现肝转移和/或结直肠癌转移瘤。部分结直肠癌患者在确诊时即检测出伴有肝转移，为同时性肝转移和/或结直肠癌转移瘤；另外患者在确诊时没有检测出肝转移，而是在结直肠癌原发灶根治术后发生异时性肝转移。肝转移是结直肠癌患者最主要的死亡原因，因此，结直肠癌肝转移也是结直肠癌治疗的重点和难点。

结直肠癌肝转移是一个复杂的过程，经历肿瘤细胞从结直肠原发部位侵入血管、血液循环中肿瘤细胞(CTC)逃避机体免疫杀伤侵入肝脏，以及在肝脏形成新转移灶等过程。为改善治疗和预防结直肠癌转移的前景，亟需开发能有效抑制结直肠癌转移，降低由于结直肠癌转移引起的高死亡率，具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术中治疗结直肠癌转移的药物的不足，通过大量实验筛选和研究，表明磷酸甘油酸脱氢酶(phosphoglycerate dehydrogenase，PHGDH)抑制剂可作为抑制结直肠癌转移的有效成分。PHGDH也称为磷酸甘油脱氢酶，催化3-磷酸甘油酸氧化为3-磷酸氧丙酮酸，是丝氨酸生物合成的关键步骤。PHGDH抑制剂能够抑制PHGDH的酶活，从而抑制丝氨酸及其下游产物的合成。目前报道的PHGDH抑制剂可以用于抑制结直肠癌的生长，但尚未有报道记载PHGDH抑制剂在抑制结直肠癌转移中的应用。PHGDH抑制剂抑制癌症生长的机理是：抑制PHGDH阻止葡萄糖来源的丝氨酸合成，抑制细胞内核苷酸的合成，从而导致细胞周期阻滞。PHGDH抑制剂抑制癌症转移的机理是：抑制PHGDH抑制丝氨酸合成通路，并降低下游S-腺苷甲硫氨酸(SAM)的含量，抑制细胞迁移相关基因的表达，从而抑制癌症的转移。

为了实现以上目的，本发明旨在提供PHGDH作为靶标在制备预防和/或治疗结直肠癌转移的药物中的用途。

本发明一方面是提供PHGDH抑制剂在制备抑制结直肠癌转移的药物中的应用，并提供预防和/或治疗结直肠癌转移的新方法和药物组合物。

本发明一方面是提供PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物及其在制备抑制结直肠癌转移的药物中的应用。

进一步优选地，所述PHGDH抑制剂为分子式为C

本发明另一方面是提供一种抑制结直肠癌转移用药物组合物，所述药物组合物包含与至少一种药学上可接受的赋形剂混合的治疗有效量的如上所述应用中所述的PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物。

在另一优选例中，所述药物组合物的剂型选自：注射剂、注射用无菌粉末、片剂、胶囊、醑剂、散剂、颗粒剂、糖浆剂、溶液剂、酊剂、气雾剂、粉雾剂、或栓剂。

本发明中，所述药物组合物还可以和至少一种免疫系统调节剂和/或至少一种抑制结直肠癌转移的制剂进行联合给药。

本发明另一方面是提供所述药物组合物在制备预防和/或治疗结直肠癌转移的药剂中的应用。

本发明另一方面是提供一种体外(优选非治疗性地)抑制结直肠癌转移的方法，所述的方法包括：给予需要抑制结直肠癌转移的对象有效量的如上所述的PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物。

相对于现有技术，本发明的有益效果在于：

本发明创造性地将PHGDH抑制剂尤其是式I所示PHGDH抑制剂用于抑制结直肠癌转移。通过体外抑制结直肠癌转移试验发现，本发明PHGDH抑制剂产生了预料不到的抑制结直肠癌转移的效果，达到有效治疗结直肠癌转移、改善患者预后的目的，弥补手术、放化疗等治疗手段的不足，无毒副作用。PHGDH抑制剂在制备预防和/或治疗结直肠癌转移的药物上极具临床应用价值，可以作为一种干预结直肠癌转移的有效方法。

附图说明

图1为PHGDH抑制剂在体外对结直肠癌细胞转移的影响。

图2为PHGDH抑制剂在体内对小鼠结直肠癌生长和转移的影响。其中，A为皮下瘤重量；B为肝上转移结节数目；C为石蜡包埋和HE染色证明肝上转移结节为肿瘤组织。

具体实施方式

本发明提出一种新的用于结直肠癌转移治疗的活性成分。结合发明人对PHGDH的催化作用的多年研究，通过一系列体内、体外功能实验惊奇地发现通过抑制PHGDH，能够有效抑制结直肠癌细胞的转移，具有优异的抑制结直肠癌转移效果。发明人在体外通过将结直肠癌细胞接种于Transwell小室，并进行染色的方法，测定PHGDH抑制剂对结直肠癌细胞的转移影响，通过构建小鼠结直肠癌肿瘤模型，通过测量小鼠皮下瘤重量以及对肝上转移结节数目进行计数，确认PHGDH抑制剂能够抑制结直肠癌的肝转移。

本发明提供了PHGDH作为靶标在制备预防和/或治疗结直肠癌转移的药物中的用途。

所述PHGDH作为靶标具体是指：将PHGDH作为作用对象，对药物或制剂进行筛选，以找到可以抑制PHGDH的药物作为结直肠癌转移的预防和/或治疗备选药物。如本发明所述的式I所示的PHGDH抑制剂即是以PHGDH为作用对象筛选获得的，可用作具有抑制结直肠癌转移的药物。除此之外，诸如抗体药物，核酸药物等也可将PHGDH作为作用对象。

本发明提供了PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物在预防和/或治疗结直肠癌转移的药物中的应用。

进一步地，所述的抑制剂为小分子化合物、抗体、核酸或慢病毒包裹的序列。

所述核酸包括但不限于：反义寡核苷酸、双链RNA(dsRNA)、核酶、核糖核酸内切酶III制备的小干扰RNA或者短发夹RNA(shRNA)。

所述结直肠癌转移的药物的施用量为足够降低人PHGDH基因的转录或翻译，或者足够降低人PHGDH蛋白的表达、活性或功能的剂量，以使人PHGDH基因的表达至少被降低50％，具体可以是被降低55％、60％、65％、70％、75％、80％、90％、95％、99％或100％。

所述药物必然包括PHGDH抑制剂，并以PHGDH抑制剂作为前述功效的有效成分。

所述药物中，发挥前述功用的有效成分可仅为PHGDH抑制剂，亦可包含其他可起到前述功用的分子。

亦即，PHGDH抑制剂为所述药物的唯一有效成分或有效成分之一。

所述药物可以为单成分物质，亦可为多成分物质。

所述药物的形式无特殊限制，可以为固体、液体、凝胶、半流质、气雾等各种物质形式。

所述药物主要针对的对象为哺乳动物。所述哺乳动物优选为啮齿目动物、偶蹄目动物、奇蹄目动物、兔形目动物、灵长目动物等。所述灵长目动物优选为猴、猿或人。

进一步优选地，所述PHGDH抑制剂为分子式为C

本发明所述化合物及其应用中，活性化合物即PHGDH抑制剂或药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物具有抑制结直肠癌转移活性，对结直肠癌的转移具有预防和/或治疗作用。

本发明所述化合物及其应用中，所述PHGDH抑制剂的盐、酯可以以药学或生理学上可接受的盐或酯的形式使用。述及“药学上可接受的盐”，通常指当以适当的方式用于治疗时(特别是在人类和/或哺乳动物中应用或使用时)在生理学上可耐受的任何盐(通常来说，这意味着它是无毒的，特别是作为抗衡离子的结果是无毒的)。这些生理上可接受的盐可以是与阳离子或碱形成的，并且在本发明的上下文中，尤其是在人类和/或哺乳动物中施用时，它们应该被理解为由按照本发明所提供的至少一种化合物，通常为酸(去质子化的)，如阴离子和至少一种生理学上耐受的阳离子(优选无机阳离子)形成的盐。在本发明的上下文中，具体地可以包括与碱金属和碱土金属形成的盐、以及与铵阳离子(NH4+)形成的盐，具体可以是包括但不限于与(单)或(二)钠、(单)或(二)钾、镁或钙形成的盐。这些生理上可接受的盐也可以是与阴离子或酸形成的，并且在本发明的上下文中，特别是在人类和/或哺乳动物中施用时，它们应该被理解为由按照本发明所提供的至少一种化合物，通常质子化的，如阳离子和至少一种生理上可耐受的阴离子形成的盐。所述PHGDH抑制剂的盐、酯包括但不限于与如下酸形成的盐或酯：氢氯酸、氢溴酸、硫酸、柠檬酸、酒石酸、磷酸、乳酸、丙酮酸、乙酸、琥珀酸、草酸、富马酸、马来酸、草酰乙酸、甲磺酸、乙磺酸、苯磺酸、或羟乙磺酸。卤化物的盐同样适用。其他盐包括：与碱金属或碱土金属(如钠、钾、钙或镁)形成的盐。

本发明所述化合物及其应用中，所述“前药”指当用适当的方法服用后，该“前药”在人体内进行代谢或化学反应而转变成所述具有活性的PHGDH抑制剂或药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物。

本发明所述化合物及其应用中，所述活性化合物还可与其他治疗手段结合使用，所述其他手段手术、放疗、化疗、靶向治疗。

本发明所述化合物及其应用中，当所述活性化合物与其他治疗剂联用时，所述活性化合物与其他治疗剂共同给予。“共同给予”表示在同一制剂中或在两种不同制剂中经由相同或不同途径同时给予，或通过相同或不同途径顺次给予。“顺次”给予表示在两种或多种不同化合物的给药之间具有以秒、分钟、小时或天计的时间差异。

本发明还提供了一种药物组合物，包含如上所述的PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物，以及任选的一种或多种药学上可接受的载体、介质。所述可接受的载体、介质例如无菌水或生理盐水、稳定剂、赋形剂、抗氧化剂(抗坏血酸等)、缓冲剂(磷酸、枸橼酸、其它的有机酸等)、防腐剂、表面活性剂(PEG、Tween等)、螯合剂(EDTA等)、粘合剂等。而且，也可含有其它低分子量的多肽；血清白蛋白、明胶或免疫球蛋白等蛋白质；甘氨酸、谷酰胺、天冬酰胺、精氨酸和赖氨酸等氨基酸；多糖和单糖等糖类或碳水化物；甘露糖醇或山梨糖醇等糖醇。当制备用于注射的水溶液时，例如生理盐水、含有葡萄糖或其它的辅助药物的等渗溶液，如D-山梨糖醇、D-甘露糖、D-甘露糖醇、氯化钠，可并用适当的增溶剂例如醇(乙醇等)、多元醇(丙二醇，PEG等)、非离子表面活性剂(吐温80，HCO-50)等。

本发明药物组合物中，所述PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物可以是单一有效成分，也可以与其他活性组分进行组合，构成联合制剂。优选地，所述药物组合物中还可以与抑制结直肠癌转移有用的化合物和制剂联合使用。

本发明药物组合物中，活性组分(PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物)的含量通常为安全有效量，所述安全有效量对于本领域技术人员来说应该是可以调整的，例如，所述活性组分的施用量通常依赖于患者的体重、应用的类型、疾病的病情和严重程度，例如，作为活性成分的施用量通常可以为1～1000mg/kg/day、20～200mg/kg/day、1～3mg/kg/day、3～5mg/kg/day、5～10mg/kg/day、10～25mg/kg/day、25～30mg/kg/day、30～40mg/kg/day、40～60mg/kg/day、60～80mg/kg/day、80～100mg/kg/day、100～150mg/kg/day、150～200mg/kg/day、200～300mg/kg/day、300～500mg/kg/day、或500～1000mg/kg/day。

本领域技术人员可以根据病症的严重程度和受试者的健康情况及年龄的不同考虑施用的有效量。有效量通常可在0.01ng/kg体重-约100mg/kg体重之间变动。

本发明所提供的活性成分或者含所述活性成分的药物组合物可以适应于任何形式的给药方式，可以是口服或胃肠外给药，例如，可以是经肺、经鼻、经直肠和/或静脉注射，更具体可以是真皮内、皮下、肌内、关节内、腹膜内、肺部、口腔、舌下含服、经鼻、经皮、阴道、口服或胃肠外给药；注射给药包括静脉注射、肌内注射和皮下注射等，经皮给药等。

如本文所用，所述药物组合物的剂型选自：注射剂、注射用无菌粉末、片剂、丸剂、胶囊、锭剂、醑剂、散剂、颗粒剂、糖浆剂、溶液剂、酊剂、气雾剂、粉雾剂、或栓剂。本领域技术人员可根据给药方式，选择合适的制剂形式，例如，适合于口服给药的制剂形式可以是包括但不限于丸剂、片剂、咀嚼剂、胶囊剂、颗粒剂、溶液剂、滴剂、糖浆、气雾剂或粉雾剂等，再例如，适合于胃肠外给药的制剂形式可以是包括但不限于溶液、悬浮液、可复水的干制剂或喷雾剂等，再例如，适合于直肠给药的通常可以是栓剂，再例如，适合注射给药的可以是注射剂、注射用无菌粉末等。

其中，片剂、锭剂、丸剂、胶囊等也可含有下述组分：粘合剂，例如树胶、阿拉伯胶、玉米淀粉或明胶；赋形剂，例如磷酸二钙；崩解剂，例如玉米淀粉、马铃薯淀粉、海藻酸等；润滑剂，例如硬脂酸镁；可以加入甜味剂，例如蔗糖、乳糖或糖精，或调味剂，例如薄荷、冬青油或樱桃调味剂。当单位剂型是胶囊时，除上述物质之外，其可含有液体载体。各种其它物质可以包衣形式存在，或用来改进单位剂型的物理形式。例如，可用虫胶、糖或二者对片剂、丸剂或胶囊进行包衣。糖浆或酏剂可含有活性化合物，作为甜味剂的蔗糖，作为防腐剂的对羟基苯甲酸甲酯和对羟基苯甲酸丙酯，色素和调味剂，例如樱桃或橙味调味剂。用于制备任何单位剂型的任何物质应该是药学纯的，在用量中基本上无毒。此外，可将活性化合物掺入缓释制品或制剂。

本发明还提供了一种预防和/治疗结直肠癌转移的方法，为向对象施用PHGDH抑制剂。

所述的对象可以为哺乳动物或哺乳动物的结直肠癌细胞。所述哺乳动物优选为啮齿目动物、偶蹄目动物、奇蹄目动物、兔形目动物、灵长目动物等。所述灵长目动物优选为猴、猿或人。所述结直肠癌细胞可以为离体结直肠癌细胞。

所述对象可以是罹患结直肠癌转移的患者或者期待预防和/或治疗结直肠癌转移的个体。或者所述对象为结直肠癌转移的患者或者期待预防和/或治疗结直肠癌转移的个体的离体癌细胞。

所述PHGDH抑制剂可以在接受结直肠癌转移治疗前、中、后向对象施用。

如本文所用，所述结直肠癌(也称为结肠直肠癌、结肠癌、直肠癌或肠癌)是指当结肠或直肠(大肠的一部分)中发生癌症时的癌症。

如本文所用，所述结直肠癌转移是指结直肠癌肿瘤细胞从原发部位侵入淋巴管，血管或其他途径被带到它处生长，形成与原发部位肿瘤相同类型的肿瘤。所述结直肠癌肝转移是指结直肠癌肿瘤细胞从原发部位通过各种可能的途径侵入肝脏，在肝脏中形成与原发部位肿瘤相同类型的肿瘤。

本发明进一步提供了减轻、延迟或抑制结直肠癌转移的方法，包括向治疗有需要的个体施用所述PHGDH抑制剂或其药学上可接受的盐、酯、异构体、前药、多晶型物或溶剂化物。

除非另行定义，文中所使用的所有专业与科学用语与本领域熟练人员所熟悉的意义相同。此外，任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。文中所述的较佳实施方法与材料仅作示范之用。

依据上述研究结果，进一步探索，开发针对该基因的诊断治疗新方法，能给结直肠癌转移患者的诊断治疗提供更多选择。

PHGDH抑制剂

指对于PHGDH具有抑制效果的分子。对于PHGDH具有抑制效果包括但不限于：抑制PHGDH的表达或活性。

抑制PHGDH的表达具体的可以是抑制PHGDH基因的转录或翻译，具体的，可以是指：使PHGDH的基因不转录，或降低PHGDH的基因的转录活性，或者使PHGDH的基因不翻译，或降低PHGDH的基因的翻译水平。

抑制PHGDH的活性是指使PHGDH活力下降。优选地，相比抑制前，PHGDH活力下降至少10％，较佳的降低至少30％，再佳的降低至少50％，更佳的降低至少70％，最佳的降低至少90％。

本领域技术人员可以使用常规方法对PHGDH的基因表达进行调节，如基因敲除、同源重组，干扰RNA等。

PHGDH的基因表达的抑制可以通过PCR及Western Blot检测表达量验证。

优选地，与野生型相比，PHGDH基因表达降低至少10％，较佳的降低至少30％，再佳的降低至少50％，更佳的降低至少70％，又佳的降低至少90％，最佳地PHGDH基因完全没有表达。

小分子化合物

本发明中指由几个或几十个原子组成，分子质量在1000以下的化合物。

制备预防或治疗结直肠癌转移的药物

可以利用降低结直肠癌细胞中PHGDH基因表达的核酸分子；和/或，PHGDH基因干扰核酸构建体；和/或，PHGDH基因干扰慢病毒，作为有效成分，制备预防或治疗结直肠癌转移的药物。通常，所述药物中除了有效成分外，根据不同剂型的需要，还会包括一种或多种药学上可接受的载体或辅料。

“药学上可接受的”是指当分子本体和组合物适当地给予动物或人时，它们不会产生不利的、过敏的或其它不良反应。

“药学上可接受的载体或辅料”应当与所述有效成分相容，即能与其共混而不会在通常情况下大幅度降低药物的效果。可作为药学上可接受的载体或辅料的一些物质的具体例子是糖类，如乳糖、葡萄糖和蔗糖；淀粉，如玉米淀粉和土豆淀粉；纤维素及其衍生物，如甲基纤维素钠、乙基纤维素和甲基纤维素；西黄蓍胶粉末；麦芽；明胶；滑石；固体润滑剂，如硬脂酸和硬脂酸镁；硫酸钙；植物油，如花生油、棉籽油、芝麻油、橄榄油、玉米油和可可油；多元醇，如丙二醇、甘油、山梨糖醇、甘露糖醇和聚乙二醇；海藻酸；乳化剂，如Tween；润湿剂，如月桂基硫酸钠；着色剂；调味剂；压片剂、稳定剂；抗氧化剂；防腐剂；无热原水；等渗盐溶液；和磷酸盐缓冲液等。这些物质根据需要用于帮助配方的稳定性或有助于提高活性或它的生物有效性或在口服的情况下产生可接受的口感或气味。

本文述及“包含”、“含有”等应理解为是包括性的意思，而没有排他性或穷尽的意思；即“包括但不限于”的意思。

本文述及“治疗有效量”通常指一用量在经过适当的给药期间后，能够达到治疗如上所列出的疾病的效果。

本文述及“治疗性”和“预防性”应理解为其最宽的意义。术语“治疗性”不一定暗示哺乳动物接受治疗直至完全恢复。类似地，“预防性”不一定表示对象最终不会发生转移。因此，治疗和预防包括缓解具体病症的症状或防止或降低具体病症产生的风险。术语“预防”可理解为降低具体病症发作的严重程度。治疗也可降低已有病症的严重程度或急性发作的频率。

本发明中，进行治疗性或预防性治疗的对象或个体优选哺乳动物，例如但不限于人、灵长类、牲畜(如绵羊、牛、马、驴、猪)、宠物(如狗、猫)、实验室试验动物(如小鼠、家兔、大鼠、豚鼠、仓鼠)或被捕获的野生动物(如狐狸、鹿)。所述对象优选灵长类。所述对象最优选人。

本发明的活性成分、药物组合物及其方法可用于预防结直肠癌转移，不仅可用于结直肠癌转移的早期阶段来防止肝中癌症病灶的建立，还可作为预防性治疗方法在结直肠癌转移之前施用。或者，可以通过预先服用所述活性成分或药物组合物，以避免结直肠癌转移的发生。

在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围；在本发明说明书和权利要求书中，除非文中另外明确指出，单数形式“一个”、“一”和“这个”包括复数形式。

实验对象

所有小鼠均饲养在中国科学院分子细胞科学卓越创新中心的无病原体设施中。将动物随机分配为对照组和实验组。所有动物实验均经中国科学院分子细胞科学卓越创新中心机构动物护理与使用委员会(IACUC)批准，并符合所有相关的道德规范。

实施例1式I所示的PHGDH抑制剂在体外对结直肠癌细胞转移的影响

使用式I所示的PHGDH抑制剂(NCT-503，10μM)处理HCT116细胞，检测细胞转移的变化。

将HCT116(1×10

使用PHGDH抑制剂处理HCT116细胞，发现PHGDH抑制剂可以抑制HCT116细胞的转移(图1)。

1.2式I所示的PHGDH抑制剂在体内对结直肠癌肝转移的影响

新鲜的结直肠癌患者肿瘤组织来自于复旦大学上海癌症中心。将手术切除的肿瘤组织立即放入添加2％v/v青霉素/链霉素的DMEM培养基中，于冰上转移至生物安全柜内操作。将肿瘤组织切成60mm

实验结果：

接种后5周处死小鼠，取出皮下瘤，称重，结果如图2A所示，由图2A可以看出，实验组小鼠的肿瘤重量显著低于空白对照组，说明本发明所述的PHGDH抑制剂能够抑制结直肠癌组织的生长(p<0.001，具有统计学意义)。取出小鼠肝脏，计数并统计肝上转移结节的数目，结果如图2B所示；将肝组织用4％多聚甲醛固定，并进行石蜡包埋和HE染色，证明肝上的转移的确是肿瘤组织，结果如图2C所示；由图2B和图2C可以看出，本发明所述的PHGDH抑制剂能够显著抑制结直肠癌的肝转移，具有统计意义上的差异性。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明任何形式上和实质上的限制，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明方法的前提下，还将可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为本发明的保护范围。凡熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，当可利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时，凡依据本发明的实质技术对上述实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变，均仍属于本发明的技术方案的范围内。