在肿瘤研究的浩瀚征程中，科学家们从未停止探索的脚步。肿瘤的特征之一是不受控制的细胞分裂，并在此过程中伴随着DNA复制、细胞周期蛋白的表达和激活、微管蛋白重组等细胞活动。一些小分子抑制剂，例如DNA烷化和交联剂、CDK抑制剂等可以高效地阻断上述过程，进而引发细胞周期停滞，多年来在肿瘤研究中一直备受关注。AbMole向大家介绍那些在实验中最常用到的细胞周期抑制剂。

图1 CDK家族蛋白与细胞周期抑制剂研究进展[1]

1.DNA烷化剂和交联剂

DNA烷化剂和交联剂是一类能够与DNA发生化学反应的分子，通过烷基化或交联作用影响DNA的结构和功能，可抑制DNA的复制、转录和修复，最终达到抑制肿瘤细胞生长的目的。

Cisplatin（顺铂）是经典的抗肿瘤化合物之一，它能够与DNA形成交叉联结，顺铂还能引发线粒体膜通透性增加，释放促凋亡蛋白，激活Caspase家族蛋白，启动凋亡信号通路。顺铂还有一系列的衍生物，例如Carboplatin（卡铂）、Oxaliplatin（奥沙利铂）、Lobaplatin（洛铂）等。

Temozolomide则是一种具有血脑屏障透过性的DNA烷化剂，对于胶质母细胞瘤、难治性间变性星形细胞瘤有很好的抑制效果。

Streptozotocin（链脲佐菌素，STZ）是一种氨基葡萄糖-亚硝基脲衍生物，可引起DNA烷基化和细胞的自由基氧化损伤，也常用于动物糖尿病造模。

Treosulfan（曲奥舒凡）是一种最近新研发的双功能烷化剂，具有两个可以发挥烷化作用的官能团。在骨髓细胞如急性髓细胞白血病(AML)的研究中具有重要的应用前景。

2.DNA和RNA合成抑制剂

DNA或RNA合成抑制剂可通过干扰复制和转录，阻止肿瘤细胞的增殖，并诱导细胞S期停滞。这类抑制剂通常作用于关键的酶或底物，从而阻断DNA和RNA链的延伸。

Fluorouracil是一种嘧啶类的氟化物，在体内经过代谢转化为5-氟-脱氧尿苷一磷酸（FdUMP），这种化合物通过与胸苷酸合成酶（TS）结合形成稳定的三元复合物，阻断胸苷酸的生成，进而阻碍DNA的复制和修复。

Gemcitabine（吉西他滨）是一类嘧啶类化合物，在体内被酶催化转化为活性代谢物dFdCTP，该物质能够阻断新的核苷酸单元的添加和DNA链的延伸。

Fludarabine（氟达拉滨）也是一种核苷类似物，可在胞内被转化为F-dATP并阻断DNA链和RNA链的延伸。Fludarabine主要用于淋巴瘤的研究中。

Cytarabine（阿糖胞苷）是一种嘧啶类化合物，是研究白血病的重要工具。Cytarabine进入人体后，经激酶磷酸化后转为阿糖胞苷三磷酸（Ara-CTP），它能够强有力地抑制DNA聚合酶的合成，从而阻断DNA链的延伸。

放线菌素D（Actinomycin D）是一种来源于链霉菌的抗生素，它能够抑制细菌的蛋白合成，而当它作用于哺乳动物细胞时，则可嵌入DNA双螺旋的碱基对之间，抑制DNA的复制和RNA酶在DNA链上的滑动，这可导致肿瘤细胞无法分裂，进而停止生长。

Bleomycin（博莱霉素）是一种抗肿瘤糖肽类抗生素，它通过与DNA结合，阻断DNA复制，导致单链和双链断裂。此外，Bleomycin还能诱导肿瘤细胞凋亡。

Mitomycin C（丝裂霉素C）是一种从链霉菌中分离出来的抗生素，它具有多种功能，包括产生活性氧和氧化应激、阻断DNA合成、交联DNA以及诱导细胞的凋亡。

3.拓扑异构酶抑制剂

拓扑异构酶（Topoisomerase，TOP）是一类在细胞核内调控DNA拓扑状态的酶，广泛参与DNA复制、转录、重组和修复等关键的细胞核内过程。由于肿瘤细胞增殖迅速，拓扑异构酶在这些细胞中高表达，因此成为抗肿瘤药物的重要靶点。

阿霉素 （Doxorubicin）是一种蒽环类抗生素，它能够嵌入DNA的碱基对之间，进而抑制DNA复制和转录。阿霉素同时也可以与拓扑异构酶II形成复合物并阻断后者的功能。此外，阿霉素还可诱导活性氧的产生，通过氧化应激来诱导肿瘤细胞死亡。

Etoposide (VP-16-213) 是鬼臼毒素的一种半合成衍生物，它通过抑制拓扑异构酶II的活性而抑制DNA合成。Etoposide还能诱导DNA链断裂、诱导细胞凋亡和细胞周期停滞。

Camptothecin（喜树碱）是一种从喜树中提取到的单萜吲哚生物碱，可以抑制DNA拓扑异构酶I（Topo I）的活性，干扰DNA的复制和转录过程。Camptothecin还能引起DNA链断裂，最终导致肿瘤细胞周期停滞和凋亡。

4.微管蛋白抑制剂

微管蛋白抑制剂（Microtubule Inhibitors, MTIs）是一类通过干扰微管蛋白聚合和解聚的动态平衡来抑制肿瘤细胞增殖的化合物。微管蛋白在细胞分裂、形态维持、细胞运动和细胞内运输等过程中发挥关键作用，因此成为抗肿瘤的重要靶点。

Paclitaxel（紫杉醇）可通过影响微管结构和功能来对抗肿瘤。它能促使微管聚合成稳定的纺锤体纤维，导致细胞有丝分裂受阻，引起细胞周期G2/M期的停滞。

Docetaxel（多西他赛）是一种紫杉烷类抗肿瘤抑制剂，其抗肿瘤机理与Paclitaxel类似，即作用于微观蛋白以及引起细胞周期停滞。

Vincristine（长春新碱）是一种从长春花中提取到的生物碱，它通过与微管蛋白结合，抑制微管蛋白二聚体的聚合来抑制微管的形成，可以引起肿瘤细胞的M期停滞。因细胞无法完成染色体的分离，最终还会引发细胞凋亡。

5.细胞周期蛋白（CDK）抑制剂

CDK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，通常在与细胞周期蛋白结合被激活，进而调控细胞的分裂。CDK抑制剂经历了三代的发展，Flavopiridol是第一代泛CDK抑制剂的代表，能够抑制CDK1、CDK2、CDK4等多种CDK家族成员。Dinaciclib则是研究最广泛的第二代CDK抑制剂，主要针对CDK1、CDK2、CDK5和CDK9，此外，AT7519、CYC065等二代CDK抑制剂也在实验中被广泛使用。第三代CDK抑制剂的主要作用蛋白为CDK4/6，Palbociclib (PD0332991)、Ribociclib (LEE011)和Abemaciclib (LY2835219)是口服、可逆的选择性CDK 4/6抑制剂。

参考文献
[1] MUGHAL M J, BHADRESHA K, KWOK H F. CDK inhibitors from past to present: A new wave of cancer therapy [J]. Seminars in Cancer Biology, 2023, 88: 106-22.