海洋生物活性肽在药物研发中的应用进展

doi:10.6023/cjoc201612062

摘要/Abstract

海洋是地球上资源最为丰富的领域.海洋生物生存环境复杂，使它们形成了具有特殊结构的活性物质；加之科技的进步，人们也日益关注如何从海洋生物中寻获新的活性物质，这使得海洋生物活性肽受到广泛关注.生物活性肽具有多种活性，经研究表明，该类物质具有抗氧化、抗高血压、抗病毒、抗肿瘤等活性；且具有低毒、高度靶向专一性和生物活性强等优点.目前，从海兔、芋螺、海鞘、海绵、海洋真菌、软体动物中提取出的生物活性肽或类似物，部分已上市或已进入临床试验阶段.针对这些海洋生物活性肽的研究现状，就其来源、合成方法、化学结构特点、活性、作用机制以及临床有效性及安全性等方面进行综述，并展望了该领域今后的发展方向.

关键词: 海洋活性肽, 生物活性, 药物, 临床试验研究

The ocean is the most resource-rich area on earth. The living environment of marine life is complicated, so that they form a special structure of the active substances. Coupled with the progress of science and technology, people are increasingly concerned about how to find new active substances from marine life, which makes the marine bioactive peptide is widely concerned. Bioactive peptides have a variety of activities, the study shows that these substances have antioxidant, antihypertensive, anti-virus and anti-tumor activity. It has the advantages of low toxicity, high targeting specificity and strong biological activity. At present, some of bioactive peptides extracted from sea cucumbers, conus, ascidians, sponges, marine fungi, molluscs, or analogues derived from these compounds have entered the market or clinical stage. The current research status of marine bioactive peptides is reviewed including their source, synthetic method, chemical structure, activity, mechanism, clinical efficacy and safety. Research prospects in this field are discussed.

Key words: marine peptide, bioactivity, pharmaceutical, clinical trial

引用此文

鲁文玉, 于文静, 孙德群. 海洋生物活性肽在药物研发中的应用进展[J]. 有机化学, 2017, 37(7): 1681-1700.

Lu Wenyu, Yu Wenjing, Sun Dequn. Advances in Application of Marine Bioactive Peptides in Drug Development[J]. Chin. J. Org. Chem., 2017, 37(7): 1681-1700.

导出引用 EndNote|Reference Manager|ProCite|BibTeX|RefWorks

分享此文

参考文献

[1] Cheung, R. C.; Ng, T. B.; Wong, J. H. Mar. Drugs 2015, 13, 4006.
[2] Jin, L.; Quan, C.; Hou, X.; Fan, S. Mar. Drugs 2016, 14, 76.
[3] (a) Suarez-Jimenez, G. M.; Burgos-Hernandez, A.; Ezquerra-Brauer, J. M. Mar. Drugs 2012, 10, 963.
(b) Ponnappan, N.; Budagavi, D. P.; Yadav, B. K.; Chugh, A. Probiotics Antimicro. Proteins 2015, 7, 75.
[4] (a) Lordan, S.; Ross, R. P.; Stanton, C. Mar. Drugs 2011, 9, 1056.
(b) Kim, S. K.; Wijesekara, I. J. Funct. Foods 2010, 2, 1.
[5] Romano, G.; Costantini, M.; Sansone, C.; Lauritano, C.; Ruocco, N.; Ianora, A. Mar. Environ. Res. 2017, 128, 58.
[6] Aneiros, A.; Garateix, A. J. Chromatogr. B:Anal. Technol. Biomed. Life Sci. 2004, 803, 41.
[7] Pan, X.; Zhao, Y. Q.; Hu, F. Y.; Wang, B. J. Funct. Foods 2016, 25, 220.
[8] Ngo, D. H.; Vo, T. S.; Ngo, D. N.; Wijesekara, I.; Kim, S. K. Int. J. Biol. Macromol. 2012, 51, 378.
[9] Castro, R. J. S. D.; Sato, H. H. Food Res. Int. 2015, 74, 185.
[10] Kang, H. K.; Seo, C. H.; Park, Y. Mar. Drugs 2015, 13, 618.
[11] Lee, J. K.; Jeon, J. K.; Byun, H. G. J. Funct. Foods 2014, 7, 381.
[12] Zhan, K. X.; Jiao, W. H.; Yang, F.; Li, J.; Wang, S. P.; Li, Y. S.; Han, B. N.; Lin, H. W. J. Nat. Prod. 2014, 77, 2678.
[13] Liu, C.-C.; Xu, X.-L.; Kong, Y.-L.; Zhang, X.-L.; Wang, C.; Zhuang, B.; Fan, Y.-F.; Zhang, G.-T.; Wang, C. Chin. J. Mar. Drugs 2015, 34, 73(in Chinese). (刘宸畅, 徐雪莲, 孙延龙, 张秀丽, 王聪, 庄波, 范迎方, 张广桃, 王成, 中国海洋药物, 2015, 34, 73.)
[14] (a) Pettit, G. R.; Kamano, Y.; Herald, C. L.; Tuinman, A. A.; Boettner, F. E.; Kizu, H.; Schmidt, J. M.; Baczynskyj, L.; Tomer, K. B.; Bontems, R. J. J. Am. Chem. Soc. 1987, 109, 6883.
(b) Pettit, G. R. Fortschritte der Chemie Organischer Naturstoffe:Progress in the Chemistry of Organic Natural Products, Vol. 70, Springer-Verlag, Wien, 1997, pp. 1~99.
(c) Pettit, G. R.; Kamano, Y.; Herald, C. L.; Fujii, Y.; Kizu, H.; Boyd, M. R.; Boettner, F. E.; Doubek, D. L.; Schmidt, J. M.; Chapuis, J. C. Tetrahedron 1993, 49, 9151.
[15] Miyazaki, K.; Kobayashi, M.; Natsume, T.; Gondo, M.; Mikami, T.; Sakakibara, K.; Tsukagoshi, S. Chem. Pharm. Bull. 1995, 43, 1706.
[16] Mordant, C.; Reymond, S.; Tone, H.; Lavergne, D.; Touati, R.; Hassine, B. B.; Ratovelomanana-Vidal, V.; Genet, J. P. Tetrahedron 2007, 63, 6115.
[17] (a) Kalemkerian, G. P.; Ou, X.; Adil, M. R.; Rosati, R.; Khoulani, M. M.; Madan, S. K.; Pettit, G. R. Cancer Chemother. Pharmacol. 1999, 43, 507.
(b) Pettit, R. K.; Pettit, G. R.; Hazen, K. C. Antimicrob. Agents Chemother. 1998, 42, 2961.
(c) Poncet, J.; Busquet, M.; Roux, F.; Pierr, A., Atassi, G.; Jouin, P. J. Med. Chem. 1998, 41, 1524.
[18] Perez, E. A.; Hillman, D. W.; Fishkin, P. A.; Krook, J. E.; Tan, W. W.; Kuriakose, P. A.; Alberts, S. R.; Dakhil, S. R. Invest. New Drugs 2005, 23, 257.
[19] Kindler, H. L.; Tothy, P. K.; Wolff, R.; Mccormack, R. A.; Abbruzzese, J. L.; Mani, S.; Wade-Oliver, K. T.; Vokes, E. E. Invest. New Drugs 2005, 23, 489.
[20] Maderna, A.; Doroski, M.; Subramanyam, C.; Porte, A.; Leverett, C. A.; Vetelino, B. C.; Chen, Z.; Risley, H.; Parris, K.; Pandit, J. J. Med. Chem. 2014, 57, 10527.
[21] (a) Diamantis, N.; Banerji, U. Br. J. Cancer 2016, 114, 362.
(b) Bakhtiar, R. Biotechnol. Lett. 2016, 38, 1.
(c) Gébleux, R.; Casi, G. Pharmacol. Ther. 2016, 167, 48
[22] Thomas, A.; Teicher, B. A.; Hassan, R. Lancet Oncol. 2016, 17, e254.
[23] Wang, Y.-M.; Hao, B.-J.; Zhong, W.; Li, S. J. Int. Pharm. Res. 2015, 42, 427(in Chinese). (王彦明, 郝伯钧, 钟武, 周辛波, 李松, 国际药学研究杂志, 2015, 42, 427.)
[24] Newman, D. J.; Cragg, G. M. Mar. Drugs 2014, 12, 255.
[25] Senter, P. D.; Sievers, E. L. Nat. Biotechnol. 2012, 30, 631.
[26] (a) Ansell, S. M. Blood 2014, 124, 3197.
(b) Deng, C.; Pan, B.; O'Connor, O. A. Clin. Cancer Res. 2013, 19, 22.
(c) Okeley, N. M.; Miyamoto, J. B.; Zhang, X.; Sanderson, R. J.; Benjamin, D. R.; Sievers, E. L.; Senter, P. D.; Alley, S. C. Clin. Cancer Res. 2010, 16, 888.
[27] (a) Francisco, J. A.; Cerveny, C. G.; Meyer, D. L.; Mixan, B. J.; Klussman, K.; Chace, D. F.; Rejniak, S. X.; Gordon, K. A.; Deblanc, R.; Toki, B. E.; Law, C. L. Blood 2003, 102, 1458.
(b) Pettit, G. R.; Barkoczy, J. US 5635483, 1997[Chem. Abstr. 1997, 122, 133848].
[28] Moskowitz, C. H.; Nademanee, A.; Masszi, T.; Agura, E.; Holowiecki, J.; Abidi, M. H.; Chen, A. I.; Stiff, P.; Gianni, A. M.; Carella, A. Lancet 2015, 385, 1853.
[29] Reilly, E. B.; Phillips, A. C.; Boghaert, E. R.; Vaidya, K. S.; Mitten, M. J.; Norvell, S.; Falls, H. D.; Devries, P. J.; Cheng, D.; Meulbroek, J. A. Mol. Cancer Ther. 2016, 15, 661.
[30] https://www.fda.gov/
[31] Reilly, E. B.; Phillips, A. C.; Buchanan, F. G.; Kingsbury, G.; Zhang, Y.; Meulbroek, J. A.; Cole, T. B.; Devries, P. J.; Falls, H. D.; Beam, C. Mol. Cancer Ther. 2015, 14, 1141.
[32] Doronina, S. O.; Mendelsohn, B. A.; Bovee, T. D.; Cerveny, C. G.; Alley, S. C.; Meyer, D. L.; Oflazoglu, E.; Toki, B. E.; Sanderson, R. J.; Zabinski, R. F. Bioconjugate Chem. 2006, 17, 114.
[33] Gan, H. K.; Fichtel, L.; Lassman, A. B.; Merrell, R.; Van, D. B., Martin J.; Kumthekar, P.; Scott, A. M.; Pedersen, M.; Gomez, E.; Fischer, J. D. J. Clinical Oncol. 2014, 32, 2021
[34] (a) Vaklavas, C.; Forero, A. BioDrugs 2014, 28, 253.
(b) Roth, M.; Barris, D. M.; Piperdi, S.; Kuo, V.; Everts, S.; Geller, D.; Houghton, P.; Kolb, E. A.; Hawthorne, T.; Gill, J. Pediatr. Blood Cancer 2016, 63, 32.
(c) Keir, C. H.; Vahdat, L. T. Expert Opin. Biol. Ther. 2012, 12, 259.
[35] Yardley, D. A.; Weaver, R.; Melisko, M. E.; Saleh, M. N.; Arena, F. P.; Forero, A.; Cigler, T.; Stopeck, A.; Citrin, D.; Oliff, I. J. Clin. Oncol. 2015, 33, 1609.
[36] Mehta, A.; Forero-Torres, A. Curr. Oncol. Rep. 2015, 17, 1.
[37] Palanca-Wessels, M. C. A.; Czuczman, M.; Salles, G.; Assouline, S.; Sehn, L. H.; Flinn, I.; Patel, M. R.; Sangha, R.; Hagenbeek, A.; Advani, R. Lancet Oncol. 2015, 16, 704.
[38] (a) Pereira, D. S.; Guevara, C. I.; Jin, L.; Mbong, N.; Verlinsky, A.; Hsu, S. J.; Aviña, H.; Karki, S.; Abad, J. D.; Yang, P. Mol. Cancer Ther. 2015, 14, 1650.
(b) Lapalombella, R.; Yeh, Y. Y.; Wang, L.; Ramanunni, A.; Rafiq, S.; Jha, S.; Staubli, J.; Lucas, D. M.; Mani, R.; Herman, S. E. M. Cancer Cell 2012, 21, 694.
[39] Sawas, A.; Savage, K. J.; Perez, R.; Advani, R. H.; Butturini, A.; Lackey, J.; Trave, F.; Anand, B.; Huang, Y.; Reyno, L. Nature 2015, 128, 413.
[40] Akashi, Y.; Okamoto, I.; Suzuki, M.; Tamura, K.; Iwasa, T.; Hisada, S.; Satoh, T.; Nakagawa, K.; Ono, K.; Fukuoka, M. Br. J. Cancer 2007, 96, 1532.
[41] Otani, M.; Natsume, T.; Watanabe, J. I.; Kobayashi, M.; Murakoshi, M.; Mikami, T.; Nakayama, T. Cancer Sci. 2000, 91, 837.
[42] Watanabe, J.; Natsume, T.; Fujio, N.; Miyasaka, K.; Kobayashi, M. Apoptosis 2000, 5, 345.
[43] Patel, S.; Keohan, M. L.; Saif, M. W.; Rushing, D.; Baez, L.; Feit, K.; Dejager, R.; Anderson, S. Cancer 2006, 107, 2881.
[44] Riely, G. J.; Gadgeel, S.; Rothman, I.; Saidman, B.; Sabbath, K.; Feit, K.; Kris, M. G.; Rizvi, N. A. Lung Cancer 2007, 55, 181.
[45] Jordan, M. A.; Walker, D.; Arruda, M. D.; Barlozzari, T.; Panda, D. Biochemistry 1999, 37, 17571.
[46] (a) Ray, A.; Okouneva, T.; Manna, T.; Miller, H. P.; Schmid, S.; Arthaud, L.; Luduena, R.; Jordan, M. A.; Wilson, L. Cancer Res. 2007, 67, 3767.
(b) Bai, R.; Edler, M. C.; Bonate, P. L.; Copeland, T. D.; Pettit, G. R.; Ludueña, R. F.; Hamel, E. Mol. Pharmacol. 2009, 75, 218.
[47] Mita, A. C.; Hammond, L. A.; Bonate, P. L.; Weiss, G.; Mccreery, H.; Syed, S.; Garrison, M.; Chu, Q. S.; Debono, J. S.; Jones, C. B. Clin. Cancer Res. 2006, 12, 5207.
[48] De, A. M.; Cocchiaro, C. A.; Nelson, C. M.; Grinnell, C. M.; Janssen, B.; Haupt, A.; Barlozzari, T. Cancer Res. 1995, 55, 3085.
[49] Kerbrat, P.; Dieras, V.; Pavlidis, N.; Ravaud, A.; Wanders, J.; Fumoleau, P. Eur. J. Cancer 2003, 39, 317.
[50] (a) Schroeder, C. I.; Craik, D. J. Future Med. Chem. 2012, 4, 1243.
(b) Vetter, I.; Lewis, R. J. Curr. Top. Med. Chem. 2012, 12, 1546.
[51] (a) Durek, T.; Craik, D. J. Expert Opin. Ther. Pat. 2015, 25, 1.
(b) Livett, B. G.; Gayler, K. R.; Khalil, Z. Curr. Med. Chem. 2004, 11, 1715.
[52] Schmidtko, A.; Lajevardi, J.; Freynhagen, R.; Geisslinger, G. Lancet 2010, 375, 1569.
[53] Dong, S.-L.; Cao, S.; Chen, Q.; Chang, M.; Peng, Y.-L. CN 103242441, 2013[Chem. Abstr. 2013, 159, 371454].
[54] Miljanich, G. P. Curr. Med. Chem. 2004, 11, 3029.
[55] Williams, J. A.; Day, M.; Heavner, J. E. Expert Opin. Pharmacother. 2008, 9, 1575.
[56] Staats, P. S.; Yearwood, T.; Charapata, S. G.; Presley, R. W.; Wallace, M. S.; Byas-Smith, M.; Fisher, R.; Bryce, D. A.; Mangieri, E. A.; Luther, R. R. J. Am. Med. Assoc. 2004, 291, 63.
[57] Vera, M. D.; Joullié, M. M. Med. Res. Rev. 2002, 22, 102.
[58] Geldof, A. A.; Mastbergen, S. C.; Henrar, R. E.; Faircloth, G. T. Cancer Chemother. Pharmacol. 1999, 44, 312.
[59] Stewart, J. A.; Low, J. B.; Roberts, J. D.; Blow, A. Cancer 1991, 68, 2550.
[60] Hamada, Y.; Kondo, Y.; Shibata, M.; Shioiri, T. J. Am. Chem. Soc. 1989, 111, 669.
[61] Kucuk, O.; Young, M. L.; Habermann, T. M.; Wolf, B. C.; Jimeno, J.; Cassileth, P. A. Am. J. Clin. Oncol. 2000, 23, 273.
[62] Danu, A.; Willekens, C.; Ribrag, V. Expert Opin. Orphan Drugs 2013, 1, 569.
[63] (a) Galmarini, C. M.; D'Incalci, M.; Allavena, P. Mar. Drugs 2014, 12, 719.
(b) Mitsiades, C. S.; Ocio, E. M.; Pandiella, A.; Maiso, P.; Gajate, C.; Garayoa, M.; Vilanova, D.; Montero, J. C.; Mitsiades, N.; Mcmullan, C. J. Cancer Res. 2008, 68, 5216.
[64] Jou, G.; Gonzalez, I.; Albericio, F.; Lloyd-Williams, P.; Giralt, E. J. Org. Chem. 1997, 62, 354.
[65] Mateos, M. V.; Cibeira, M. T.; Richardson, P. G.; Prosper, F.; Oriol, A.; De, l. R. J.; Lahuerta, J. J.; García-Sanz, R.; Extremera, S.; Szyldergemajn, S. Clin. Cancer Res. 2010, 16, 3260.
[66] Rawat, D. S.; Joshi, M. C.; Joshi, P.; Atheaya, H. Anti-Cancer Agents Med. Chem. 2006, 6, 33.
[67] (a) Anderson, H. J.; Coleman, J. E.; Andersen, R. J.; Roberge, M. Cancer Chemother. Pharmacol. 1996, 39, 223.
(b) Coleman, J. E.; Silva, E. D. D.; Kong, F.; Andersen, R. J.; Allen, T. M. J. Nat. Prod. 1996, 27, 10653.
[68] Nieman, J. A.; Coleman, J. E.; Wallace, D. J.; Piers, E.; Lim, L. Y.; Roberge, M.; Andersen, R. J. J. Nat. Prod. 2003, 66, 183.
[69] Niu, C.; Ho, D. M.; Williamson, R. T.; Zask, A.; Ayral-Kaloustian, S. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2010, 20, 1535.
[70] Zask, A.; Birnberg, G.; Cheung, K.; Kaplan, J.; Niu, C.; Norton, E.; Suayan, R.; Yamashita, A.; Cole, D.; Tang, Z.; Krishnamurthy, G.; Williamson, R.; Khafizova, G.; Musto, S.; Hernandez, R.; Annable, T.; Yang, X.; Discafani, C.; Beyer, C.; Greenberger, L. M.; Loganzo, F.; Ayral-Kaloustian, S. J. Med. Chem. 2004, 47, 4774.
[71] Loganzo, F.; Discafani, C. M.; Annable, T.; Beyer, C.; Musto, S.; Hari, M.; Tan, X.; Hardy, C.; Hernandez, R.; Baxter, M. Cancer Res. 2003, 63, 1838.
[72] (a) Vashist, Y. K.; Tiffon, C.; Stoupis, C.; Redaelli, C. A. World J. Gastroenterol. 2006, 12, 6771.
(b) Hadaschik, B. A.; Ettinger, S.; Sowery, R. D.; Zoubeidi, A.; Andersen, R. J.; Roberge, M.; Gleave, M. E. Int. J. Cancer 2008, 122, 2368.
(c) Hadaschik, B. A.; Adomat, H.; Fazli, L.; Fradet, Y.; Andersen, R. J.; Gleave, M. E.; So, A. I. Clin. Cancer Res. 2008, 14, 1510.
[73] Kuznetsov, G.; Tendyke, K.; Towle, M. J.; Cheng, H.; Liu, J.; Marsh, J. P.; Schiller, S. E.; Spyvee, M. R.; Yang, H.; Seletsky, B. M. Mol. Cancer Ther. 2009, 8, 2852.
[74] Kowalczyk, J. J.; Kuznetsov, G.; Schiller, S.; Seletsky, B. M.; Spyvee, M.; Yang, H. WO 2003082268, 2003[Chem. Abstr. 2003, 139, 308008].
[75] Rochalima, C. M.; Bayraktar, S.; Macintyre, J.; Raez, L.; Flores, A. M.; Ferrell, A.; Rubin, E. H.; Poplin, E. A.; Tan, A. R.; Lucarelli, A. Cancer 2012, 118, 4262.
[76] (a) Yamazaki, Y.; Tanaka, K.; Nicholson, B.; Deyanatyazdi, G.; Potts, B.; Yoshida, T.; Oda, A.; Kitagawa, T.; Orikasa, S.; Kiso, Y. J. Med. Chem. 2012, 55, 1056.
(b) Hayashi, Y.; Orikasa, S.; Tanaka, K.; Kanoh, K.; Kiso, Y. J. Org. Chem. 2000, 65, 8402.
[77] Kingston, D. G. I. J. Nat. Prod. 2009, 72, 507.
[78] Yamazaki, Y.; Sumikura, M.; Hidaka, K.; Yasui, H.; Kiso, Y.; Yakushiji, F.; Hayashi, Y. Bioorg. Med. Chem. 2010, 18, 3169.
[79] Nicholson, B.; Lloyd, G. K.; Miller, B. R.; Palladino, M. A.; Kiso, Y.; Hayashi, Y.; Neuteboom, S. T. Anti-Cancer Drugs 2006, 17, 25.
[80] Ferrer, E.; Bolos, J.; Castañer, R. Drugs Future 2010, 35, 11.
[81] Heist, R. S.; Aren, O. R.; Mita, A. C.; Polikoff, J.; Bazhenova, L.; Lloyd, G. K.; Mikrut, W.; Reich, S. D.; Spear, M. A.; Huang, L. J. Clin. Oncol. 2014, 8054.
[82] (a) Stokvis, E.; Rosing, H.; López-Lázaro, L.; Rodriguez, I.; Jimeno, J. M.; Supko, J. G.; Schellens, J. H.; Beijnen, J. H. J. Mass Spectrom. 2002, 37, 992.
(b) Lopezmacia, A.; Jimenez, J. C.; Royo, M.; Giralt, E.; Albericio, F. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123, 11398.
[83] Janmaat, M. L.; Rodriguez, J. A.; Jimeno, J.; Kruyt, F. A.; Giaccone, G. Mol. Pharmacol. 2005, 68, 502.
[84] Suarez, Y.; Gonzalez, L.; Cuadrado, A.; Berciano, M.; Lafarga, M.; Munoz, A. Mol. Cancer Ther. 2003, 2, 863.
[85] Martin-Algarra, S.; Espinosa, E.; Rubio, J.; Lopez Lopez, J. J.; Manzano, J. L.; Carrion, L. A.; Plazaola, A.; Tanovic, A.; Pazares, L. Eur. J. Cancer 2009, 45, 732.
[86] Coronado, C.; Galmarini, C. M.; Alfaro, V.; Yovine, A. Drugs Future 2010, 35, 287.
[87] (a) Teixido, C.; Mares, R.; Aracil, M.; Ramon, Y. C. S.; Hernandezlosa, J. PloS One 2013, 8, e53645.
(b) Serova, M.; Gramont, A. D.; Bieche, I.; Riveiro, M. E.; Galmarini, C. M.; Aracil, M.; Jimeno, J.; Faivre, S.; Raymond, E. Mar. Drugs 2013, 11, 944.
(c) Molinaguijarro, J. M.; Garcia, C.; Macias, A.; Moreno, C.; Reyes, F.; Martínezleal, J. F.; Fernandez, R.; Martinez, V.; Valenzuela, C.; Lillo, M. P. PloS One 2015, 10, e0140782.
(d) Hajdu, T. Ageing Soc. 2013, 20, 633.
[88] Petty, R.; Anthoney, A.; Metges, J. P.; Alsina, M.; Gonçalves, A.; Brown, J.; Montagut, C.; Gunzer, K.; Laus, G.; Iglesias Dios, J. L. Cancer Chemother. Pharmacol. 2016, 77, 819.