Preview

Российский биотерапевтический журнал

Расширенный поиск

Комбретастатины А-4 и А-1 и их производные: обзор

https://doi.org/10.17650/1726-9784-2024-23-1-10-18

Аннотация

В обзоре литературы рассмотрены результаты исследований различных ингибиторов тубулина (основного компонента микротрубочек), преимущественно колхициноподобных соединений – комбретастатинов А-4 и А-1 (СА-4 и СА-1). Представлены данные исследований SAR (structure activity relation), механизмов действия, оцененных в системах in vitro (на культурах опухолевых клеток) и in vivo (у животных с привитыми опухолями мышей и ксенографтами опухолей человека различного гистогенеза), охарактеризовано фосфатное производное комбретастатина А-4 как vascular disrupting agent (VDAs), описаны подходы к получению аналогов СА-4, стабильных в cis-конфигурации, и способы повышения гидрофильности перспективных производных при сохранении их высокой цитотоксичности. Приведены данные о результатах клинических испытаний СА-4Р и СА-1Р, назначаемых индивидуально или в комбинации с химиопрепаратами. На основании анализа имеющихся результатов исследований производных комбретастатинов А-4 и А-1 сделан вывод об отсутствии среди них в  настоящее время идеального водорастворимого вещества со стабильной cis-конфигурацией молекулы и высокой цитотоксической активностью, на основе которого можно создать активное противоопухолевое лекарственное средство. Целью обзора является систематизация данных о противоопухолевой активности, путях модификации и возможностях терапевтического использования соединений на основе комбретастатинов (СА-4 и СА-1) и их производных.

 

Об авторах

Е. Р. Немцова
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

Екатерина Романовна Немцова,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.



Н. Б. Морозова
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

Н.Б. Морозова,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.

 



А. Д. Плютинская
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

А.Д. Плютинская,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.



А. Н. Ноев
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

А.Н. Ноев,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.



А. А. Панкратов
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

А.А. Панкратов,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.



П. В. Шегай
Московский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
Россия

П.В. Шегай,

125284, Москва, 2-й Боткинский пр., 3.



Список литературы

1. Ong J.Y., Torres J.Z. Phase separation in cell division. Mol Cell 2020;80(1):9–20. DOI: 10.1016/j.molcel.2020.08.007

2. Akhmanova A., Steinmetz M.O. Control of microtubule organization and dynamics: Two ends in the limelight. Nat Rev Mol Cell Biol 2015;16(12):711–26. DOI: 10.1038/nrm4084

3. Janke C., Magiera M.M. The tubulin code and its role in controlling microtubule properties and functions. Nat Rev Mol Cell Biol 2020;21(6):307–26. DOI: 10.1038/s41580-020-0214-3

4. Steinmetz M.O., Prota A.E. Microtubule-targeting agents: Strategies to hijack the cytoskeleton. Trends Cell Biol 2018;28(10):776–92. DOI: 10.1016/j.tcb.2018.05.001

5. Goodson H.V., Jonasson E.M. Microtubules and microtubuleassociated proteins. Cold Spring Harb Perspect Biol 2018;10(6):a022608. DOI: 10.1101/cshperspect.a022608

6. Vindya N.G., Sharma N., Yadav M., Ethiraj K.R. Tubulins – the target for anticancer therapy. Curr Top Med Chem 2015;15(1):73–82. DOI: 10.2174/1568026615666150112115805

7. Parker A.L., Teo W.S., McCarroll J.A., Kavallaris M. An emerging role for tubulin isotypes in modulating cancer biology and chemotherapy resistance. Int J Mol Sci 2017;18(7):1434. DOI: 10.3390/ijms18071434

8. Cheng Z., Lu X., Feng B. A review of research progress of antitumor drugs based on tubulin targets. Transl Cancer Res 2020;9(6):4020–27. DOI: 10.21037/tcr-20-682

9. Zhou X., Xu Z., Li A. et al. Double-sides sticking mechanism of vinblastine interacting with α, β-tubulin to get activity against cancer cells. J Biomol Struct Dyn 2019;37(15):4080–91. DOI: 10.1080/07391102.2018.1539412

10. Mosca L., Ilari A., Fazi F. et al. Taxanes in cancer treatment: Activity, chemoresistance and its overcoming. Drug Resist Updat 2021;54:100742. DOI: 10.1016/j.drup.2020.100742

11. Castro-Alvarez A., Pineda O., Vilarrasa J. Further insight into the interactions of the cytotoxic macrolides Laulimalide and Peloruside A with their common binding site. ACS Omega 2018;3(2):1770–82. DOI: 10.1021/acsomega.7b01723

12. Martino E., Casamassima G., Castiglione S. et al. Vinca alkaloids and analogues as anti-cancer agents: Looking back, peering ahead. Bioorg Med Chem Lett 2018;28(17):2816–26. DOI: 10.1016/j.bmcl.2018.06.044

13. Tang S., Zhou Z., Jiang Z. et al. Indole-based tubulun inhibitors: binding modes and SARs investigations. Molecules 2022;27(5):1587. DOI: 10.3390/molecules27051587

14. Lu Y., Chen J., Xiao M. et al. An Overview of tubulin Inhibitors that interact with the colchicine binding site. Pharm Res 2012;29(11):2943–71. DOI: 10.1007/s11095-012-0828-z

15. Kumar A., Sharma P.R., Mondhe D.M. Potential anticancer role of colchicine-based derivatives: An overview. Anticancer Drugs 2017;28(3):250–62. DOI: 10.1097/CAD.0000000000000464

16. McLoughlin E.C., O’Boyle N.M. Colchicine-binding site inhibitors from chemistry to clinic: A review. Pharmaceuticals 2020;13(1):8. DOI: 10.3390/ph13010008

17. Dhyani P., Quispe C., Sharma E. et al. Anticancer potential of alkaloids: A key emphasis to colchicine, vinblastine, vincristine, vindesine, vinorelbine and vincamine. Cancer Cell International 2022;22(1):206. DOI: 10.1186/s12935-022-02624-9

18. Jaroch K., Karolak M., Gόrski P. et al. Combretastatins: In vitro structure-activity relationship, mode of action and current clinical status. Pharmacol Rep 2016;68(6):1266–75. DOI: 10.1016/j.pharep.2016.08.007

19. Johnson L., Goping I.S., Rieger A. et al. Novel colchicine derivatives and their anti-cancer activity. Curr Top Med Chem 2017;17(22):2538–58. DOI: 0.2174/1568026617666170104143618

20. Karatoprak G.S., Akkol E.K., Genç Y. et al. Combretastatins: An overview of structure, probable mechanisms of action and potential applications. Molecules 2020;25(11):2560. DOI: 10.3390/molecules25112560

21. Seddigi Z.S., Malik M.S., Saraswati A.P. et al. Recent advances in combretastatin based derivatives and prodrugs as antimitotic agents. Med Chem Comm 2017;8(8):1592–603. DOI: 10.1039/c7md00227k

22. Li W., Sun H., Xu S. et al. Tubulin inhibitors targeting the colchicine binding site: A perspective of privileged structures. Future Med Chem 2017;9(15):1765–94. DOI: 10.4155/fmc-2017-0100

23. Cogle C.R., Collins B., Turner D. et al. Safety, feasibility and preliminary efficacy of single agent combretastatin A1 diphosphate (OXi4503) in patients with relapsed or refractory acute myeloid leukemia or myelodysplastic syndromes. Br J Haematol 2020;189(5):e194–221. DOI: 10.1111/bjh.16629

24. Song M.Y., He Q.R., Wang Y.L. et al. Exploring diverse-ring analogues on combretastatin A4 (CA-4) olefin as microtubuletargeting agents. Int J Mol Sci 2020;21(5):1817. DOI: 10.3390/ijms21051817

25. Siemann D.W., Chaplin D.J., Walicke P.A. A review and update of the current status of the vasculature disabling agent combretastatin-A4 phosphate (CA4P). Expert Opin Investig Drugs 2009;18(2):189–97. DOI: 10.1517/13543780802691068

26. Nainwal L.M., Alam M.M., Shaquiquzzaman M. et al. Combretastatin-based compounds with therapeutic characteristics: A patent review. Expert Opin Ther Pat 2019;29(19):703–31. DOI: 1080/13543776.2019.1651841

27. Piekuś-Slomka N., Mikstacka R., Ronowicz J., Sobiak S. Hybrid cis-stilbene molecules: Novel anticancer agents. Int J Mol Sci 2019;20(6):1300. DOI: 10.3390/ijms20061300

28. Hura N., Sawant A.V., Kumari A. et al. Combretastatin-inspired heterocycles as antitubulin anticancer agents. ACS Omega 2018;3(8):9754–69. DOI: 10.1021/acsomega.8b00996

29. Каприн А.Д., Шегай П.В., Немцова Е.Р. и др. Способ получения 4,5-диарилазолов. Патент РФ № 2799312, рег. 4 июля 2023 г.

30. Tozer G.M., Prise V.E., Wilson J. et al. Combretastatin A-4 phosphate as a tumor vascular-targeting agent: Early effects in tumors and normal tissues. Cancer Res 1999;59(7):1626–34. PMID: 10197639

31. Galbraith S.M., Chaplin D.J., Lee F. et al. Effects of combretastatin A4 phosphate on endothelial cell morphology in vitro and relationship to tumour vascular targeting activity in vivo. Anticancer Res 2001;21(1А):93–102. PMID: 11299795

32. Vincent L., Kermani P., Young L.M. et al. Combretastatin A-4 phosphate induces rapid regression of tumor neovessels and growth through interference with vascular endothelial cadherin signaling. J Clin Invest 2005;115(11):2992–3006. DOI: 10.1172/JCI24586

33. Tozer G., Prise V.E., Wilson J. et al. Mechanisms associated with tumor vascular shut-down induced by combretastatin A-4 phosphate: Intravital microscopy and measurement of vascular permeability. Cancer Res 2001;61(17):6413–22. PMID: 11522635

34. Kanthou C., Tozer G.M. The tumor vascular targeting agent combretastatin A-4-phosphate induces reorganization of the actin cytoskeleton and early membrane blebbing in human endothelial cells. Blood 2002;99(6):2060–9. DOI: 10.1182/blood.v99.6.2060

35. Thoeny H.C., De Keyzer F., Vandecaveye V. et al. Effect of vascular targeting agent in rat tumor model: dynamic contrastenhanced versus diffusion-weighted MR imaging. Radiology 2005;237(2):492–9. DOI: 10.1148/radiol.2372041638

36. Dark G.G., Hill S.A., Prise V.E. et al. Combretastatin A-4, an agent that displays potent and selective toxicity toward tumor vasculature. Cancer Research 1997;57(10):1829–34. PMID: 9157969

37. Wang H., Sun X., Chen F. et al. Treatment of rodent liver tumor with combretastatin A4 phosphate: noninvasive therapeutic evaluation using multiparametric magnetic resonance imaging in correlation with microangiography and histology. Invest Radiol 2009;44(1):44–53. DOI: 10.1097/RLI.0b013e31818e5ace

38. Smolarczyk R., Czapla J., Jarosz-Biej M. et al. Vascular disrupting agents in cancer therapy. Eur J Pharm 2021;891:173692. DOI: 10.1016/j.ejphar.2020.173692

39. Bi R., Balasundaram G., Jeon S. et al. Photoacoustic microscopy for evaluating combretastatin A4 phosphate induced vascular disruption in orthotopic glioma. J Biophotonics 2018;11(10):e201700327. DOI: 10.1002/jbio.201700327

40. Fruytier A.C., Le Du C.S., Po C. et al. The blood flow shutdown ınduced by combretastatin A4 impairs gemcitabine delivery in a mouse hepatocarcinoma. Front Pharmacol 2016;7:506. DOI: 10.3389/fphar.2016.00506

41. Dowlati A., Robertson K., Cooney M. et al. A phase I pharmacokinetic and translational study of the novel vascular targeting agent combretastatin A-4 phosphate on a single-dose intravenous schedule in patients with advanced cancer. Cancer Research 2002;62(12):3408–16. PMID: 12067983

42. Anderson H., Yap J., Miller M. et al. Assessment of pharmacodynamic vascular response in a phase I trial of combretastatin A4 phospate. J Clin Oncol 2003;21(15):2823–30. DOI: 10.1200/JCO.2003.05.186

43. Abma E., Daminet S., Smets P. et al. Combretastatin A4-phosphate and its potential in veterinary oncology: A review. Vet Comp Oncol 2017;15(1):184–93. DOI: 10.1111/vco.12150

44. Grisham R., Ky B., Tewari K.S. et al. Clinical trial experience with CA4P anticancer therapy: Focus on efficacy, cardiovascular adverse events, and hypertension management. Gyn Oncol Res Pract 2018;5:1. DOI: 10.1186/s4066-017-0058-5

45. Mooney C.J., Nagaiah G., Fu P. et al. A phase ii trial of fosbretabulin in advanced anaplastic thyroid carcinoma and correlation of baseline serum-soluble intracellular adhesion molecule-1 with outcome. Thyroid 2009;19(3):233–40. DOI: 10.1089/thy.2008.0321

46. Rustin G.J., Galbraith S.M., Anderson H. et al. Phase I clinical trial of weekly combretastatin A4 phosphate: Clinical and pharmacokinetic results. J Clin Oncol 2003;21(15):2815–22. DOI: 10.1200/JCO.2003.05.185

47. Romagnoli R., Baraldi P.G., Precipe F. et al. Design and synthesis of potent in vitro and in vivo anticancer agents based on 1-(3’,4’,5’-trimetoxyphenyl)-2-aryl-1H-imidazole. Sci Rep 2016;6:26602. DOI: 10.1038/srep26602

48. Romagnoli R., Baraldi P.G., Precipe F. et al. Synthesis and biological evaluation of 2-methyl-4,5-disubstitutedoxazoles as a novel class of highly potent antitubulin agents. Sci Rep 2017;7:46356. DOI: 10.1038/srep46356

49. Plyutinskaya A.D., Nemtsova E.R., Pankratov A.A. et al. Cytostatic activity of combretastatin A-4 derivatives in an in vitro system. Bull Exp Biol Med 2022;174(2):221–5. DOI: 10.1007/s10517-023-05677-6

50. Faustino C., Francisco A.P., Isca V.M., Neelia D. Cytotoxic stilbenes and derivatives as promising antimitotic leads for cancer therapy. Curr Pharm Des 2018;24(36):4270–311. DOI: 10.2174/1381612825666190111123959

51. Oliva P., Romagnoli R., Cacciari B. et al. Synthesis and biological evaluation of highly active 7-anilino triazolopyrimidines as potent antimicrotubule agents. Pharmaceutics 2022;14(6):1191. DOI: 10.3390/pharmaceutics14061191

52. González M., Ellahioui Y., Álvarez R. et al. The masked polar group incorporation (MPGI) strategy in drug design: Effects of nitrogen substitutions on combretastatin and isocombretastatin tubulin inhibitors. Molecules 2019;24(23):4319. DOI: 10.3390/molecules24234319

53. Mustafa M., Anwar S., Elgamal F. et al. Potent combretastatin A-4 analogs containing 1,2,4-triazole: Synthesis, antiproliferative, anti-tubulin activity, and docking study. Eur J Med Chem 2019;183:111697. DOI: 10.1016/j.ejmech.2019.111697

54. O’Boyle N.M., Ana G., Kelly P.M. et al. Synthesis and evaluation of antiproliferative microtubule-destabilising combretastatin A-4 piperazine conjugates. Org Biomol Chem 2019;17(25):6184–200. DOI: 10.1039/c9ob0058g

55. Eskens F.A., Tresca P., Tosi D. et al. A phase I pharmacokinetic study of the vascular disrupting agent ombrabulin (AVE8062) and docetaxel in advanced solid tumours. Br J Cancer 2014;110(9):2170–7. DOI: 10.1038/bjc.2014.137

56. Yeung S.C., She M., Yang H. et al. Combination chemotherapy including combretastatin A-4 phosphate and paclitaxel is effective against anaplastic thyroid cancer in a nude mouse xenograft model. J Clin Endocrinol Metab 2007;92(8):2902–9. DOI: 10.1210/jc.2007-0027

57. Sosa J.A., Elisei R., Jarzab B. et al. Randomized safety and efficacy study of fosbretabulin with paclitaxel/carboplatin against anaplastic thyroid carcinoma. Thyroid 2014;24(2):232–40. DOI: 10.1089/thy.2013.0078

58. Qian C., Jiang L., Xu S. et al. Advances in targeted therapy for anaplastic thyroid carcinoma. Zhejiang Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban 2021;50(6):685–93. DOI: 10.3724/zdxbyxb-2021-0249

59. Chen Z.-H., Xu R.-M., Zheng G.-H. et al. Development of combretastatin A-4 analogues as potential anticancer agents with improved aqueous solubility. Molecules 2023;28(4):1717. DOI: 10.3390/molecules28041717


Рецензия

Для цитирования:


Немцова Е.Р., Морозова Н.Б., Плютинская А.Д., Ноев А.Н., Панкратов А.А., Шегай П.В. Комбретастатины А-4 и А-1 и их производные: обзор. Российский биотерапевтический журнал. 2024;23(1):10-18. https://doi.org/10.17650/1726-9784-2024-23-1-10-18

For citation:


Nemtsova E.R., Morozova N.B., Plyutinskaya A.D., Noev A.N., Pankratov A.A., Shegay P.V. Combretastatins A-4 and A-1 and their derivatives: Review. Russian Journal of Biotherapy. 2024;23(1):10-18. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/1726-9784-2024-23-1-10-18

Просмотров: 706


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1726-9784 (Print)
ISSN 1726-9792 (Online)