История возникновения. 
Фармацевтическая химия противоопухолевых антибиотиков

Наиболее важной для онкологии и обширной по числу применяемых эффективных препаратов является группа антрациклиновых антибиотиков. Обнаружение этих препаратов следует отнести к 1957 г., когда в Италии в процессе поиска новых антибиотиков были подвергнуты исследованию микроорганизмы, выделенные из почвы различных регионов страны. Одной из основных целей этого проекта было создание эффективных противоопухолевых антибиотиков, и поэтому особое внимание было обращено на новые, впервые обнаруженные штаммы Streptomyces.

В 1959 г. из культуральной среды одного, еще не идентифицированного к тому времени образца этих грибов, был выделен антрациклиновый комплекс, при испытании которого была обнаружена не очень значительная противоопухолевая активность при ряде асцитных и солидных перевиваемых опухолей. Дальнейшие поиски привели к выделению из почвы одной из областей Италии (Апулии) нового штамма, культуральная среда которого также содержала антрациклиновый комплекс. Этот штамм был назван Streptomycespeuctius в честь одного из наиболее старых поселений этой области. Культуральная жидкость этого микроорганизма обладала выраженной противоопухолевой активностью при многих перевиваемых опухолях. После фракционирования культуральной среды был определен наиболее активный ее компонент, названный дауномицин. Впервые о дауномицине было сообщено в 1961 г. F. Arcamone и соавт., установившими его химическую структуру, а противоопухолевые свойства (активность, токсичность) были впервые описаны в 1963 г. A. Di Marco и соавт. [5].

Одновременно и независимо во Франции М. Dubost и соавт. сообщили о получении из культуры Streptomyces coeruleorubidus антибиотика, также обладавшего значительной противоопухолевой активностью на экспериментальных опухолях. Этот антибиотик получил название рубидомицин.

Детальное исследование строения и противоопухолевых свойств этих двух соединений выявил их полную идентичность, на основании чего они получили общее название даунорубицин, что должно было отражать двойное происхождение этого препарата.

В конце 1960;х годов в Институте по изысканию новых антибиотиков АМН СССР также из культуры Streptomyces coeruleorubidus был выделен рубиномициновый комплекс, основными компонентами которого были рубомицин В и рубомицин С. Оба вещества имели высокую противоопухолевую активность по результатам исследования на животных, однако рубомицин В оказался значительно более токсичным, и поэтому для клинических испытаний был отобран чистый рубомицин С [7]. Исследование химической структуры рубомицина С показало его полную идентичность с даунорубицином, что проявилось и одинаковыми противоопухолевыми свойствами — активностью и токсичностью [8].

Название «антрациклины» было дано этим антибиотикам, исходя из их структуры — антрахиноидный хромофор (дауномицинон) соединен с молекулой аминосахара (даунозамин). Благодаря такому строению эти вещества придают колониям микроорганизмов, продуцирующих антрациклины, характерный красный цвет, который сохраняется и в лекарственных препаратах.

О клиническом испытании дауномицина в Национальном институте опухолей в Милане (Италия) впервые сообщил А. Di Marco и соавт. в 1964 г. Они применили препарату 16 больных со злокачественными опухолями и зафиксировали по одному случаю выраженного объективного эффекта при лимфоме, раке головы и шеи, меланоме. Во Франции клинические испытания рубидомицина были начаты позже, первое сообщение появилось в 1967 г., при этом особый интерес у клиницистов вызвало получение в этом исследовании полных ремиссий у больных с острым лейкозом.

Клинические испытания рубомицина, начатые в 1970 г., к середине 1970;х годов были успешно завершены, в клинике подтверждена эффективность рубомицина, сопоставимая с активностью даунорубицина, и с того времени препарат под названием рубомицин применяется в онкологической практике.

С этого периода начинается широкое изучение и практическое применение даунорубицина при различных опухолях, в первую очередь лейкозах и злокачественных лимфомах. Основным показанием к применению препарата был определен (и остается до настоящего времени) острый пролимфоцитарный лейкоз. Клинический интерес представляла также обнаруженная при клинических испытаниях возможность повышения с помощью даунорубицина эффективности лечения хориокарциномы.

Наиболее важным для практической онкологии является другой антрациклиновый антибиотик — доксорубицин, обнаруженный вслед за дауномицином. Доксорубицин в течение более 2 десятков лет относится к числу наиболее часто применяемых препаратов для химиотерапии злокачественных опухолей. Столь широкий успех доксорубицина объясняется прежде всего необычно широким для противоопухолевых препаратов спектром чувствительных к нему опухолей — от острых лейкозов до сарком. Немаловажное значение при этом имеет и высокая эффективность доксорубицина при раке молочной железы — одной из наиболее распространенных опухолей.

Как отмечалось выше, характерным для Streptomyces является их значительная вариабельность за счет высокой способности к развитию мутантных штаммов. На основании этого сразу же после обнаружения противоопухолевых свойств у дауномицина в Италии были развернуты работы по получению мутантных штаммов Streptomyces peuctius и исследованию противоопухолевых свойств продуктов их жизнедеятельности. Один из штаммов, имеющий наиболее яркую красную окраску, привлек особое внимание. Он был назван Streptomyces peuctius var. caesius, имея в виду латинское прилагательное для обозначения голубого цвета неба, поскольку мицелии этого гриба на воздухе приобретали небесноголубой цвет.

В культуральной жидкости именно этого штамма было найдено новое соединение, отличное от дауномицина, — 1,4-гидрооксидауномицин, названное адриамицин. Адриамицин отличается от дауномицина замещением гидроксильной группы на атом водорода в ацетильном радикале агликоновой части молекулы дауномицина.

Название «адриамицин» было выбрано для того, чтобы указать место происхождения этого эффективного антибиотика — побережье Адриатического моря вблизи места, где был античный город Adria. Рациональное название препарату Комитетом ВОЗ было дано на основании его структуры — доксорубицин, а название «адриамицин» осталось торговой маркой препарата, производимого фармацевтической компанией Farmitalia, сотрудники которой и создали первые противоопухолевые антрациклиновые антибиотики.

Следует отметить, что уже на самом начальном этапе изучения адриамицина он был получен и полусинтетическим путем из дауномицина.

Первоначальные биологические испытания адриамицина не вдохновили его создателей, т. к. в опытах in vitro на культурах клеток разных опухолей активность препарата оказалась не больше (а в ряде случаев — даже меньше) таковой дауномицина. Тогда же было установлено, что по способности интеркалировать в ДНК адриамицин тоже не превосходит дауномицин. Разочаровывала и более высокая острая токсичность адриамицина. Однако опыты на перевиваемых опухолях in vivo, проведенные во второй половине 1960;х годов A. Di Marco и соавт., показали, что в переносимых дозах адриамицин обладает значительно более высокой активностью на более широком спектре опухолей по сравнению с дауномицином [5].

Эти данные послужили основанием для начала в 1968 г. клинических испытаний адриамицина в Национальном институте опухолей в Милане группой онкологов под руководством G. Bonadonna.

Уже у первых больных были зарегистрированы хорошие результаты, что вдохновило исследователей разных стран на широкие испытания, и в начале 1970;х годов началось широкое практическое применение адриамицина.

Интересно отметить, что, хотя первоначальные клинические испытания адриамицина показали его высокую активность, но получены эти результаты были у больных лейкозами, что было неудивительно, имея в виду близкое сходство адриамицина с дауномицином, для которого эффективность при лейкозах к тому времени уже была хорошо известна. Однако еще одной чувствительной к адриамицину опухолью в этих испытаниях оказались мягкотканные саркомы, что усилило интерес к препарату. Но наибольшее значение для судьбы препарата имело более позднее обнаружение его высокой активности при раке молочной железы, в т. ч. при метастатическом поражении костей, которое до тех пор считалось практически нечувствительным к химиотерапии.

В результате огромного количества клинических исследований, выполненных после этого, оказалось, что список опухолей, при которых возможно применение препарата, весьма обширен и включает чуть ли не все солидные опухоли и лейкозы, начиная с рака молочной железы и кончая хемодектомой и грибовидным микозом. Естественно, это резко увеличивало потребность в препарате и вскоре вывело его в лидеры по объемам производства и потребления среди всех противоопухолевых препаратов. Затраты компании Farmitalia на разработку и изучение адриамицина окупились спустя считанные годы после начала его производства.

Уже на первых этапах клинического применения дауномицина и доксорубицина было отмечено, что важное значение этих препаратов для противоопухолевой химиотерапии снижается необходимостью ограничивать суммарную дозу препарата, получаемую пациентом, из-за риска возникновения тяжелой кардиомиопатии, которая практически не поддается терапии. Впервые о кардиотоксичности, возникшей у больных, леченных дауномицином, сообщили в 1967 г. С. Macrez и соавт.; в 1973 г. Е. Lefrak и соавт. сообщили о кардиотоксичности доксорубицина. В последующих клинических исследованиях этот феномен был многократно подтвержден.

Одним из первых синтетических производных дауномицина был идарубицин (заведос), о синтезе которого в лабораториях фармацевтической компании «Фармация Апджон» было сообщено в 1975 г. Идарубицин считается первым представителем антрациклинов II генерации. Химически идарубицин отличается от дауномицина наличием атома водорода на месте метоксильной группы при 4-м углеродном атоме агликона молекулы дауномицина.

Эта модификация молекулы привела к весьма значительным изменениям противоопухолевых свойств, об эксгериментальном изучении которых сообщили в 1977 г. A. Di Marco и соавт. В опытах in vitro было обнаружено, что идарубицин ингибирует рост опухолевых клеток в 2−5 раз сильнее, чем доксорубицин. In vivo идарубицин, так же как доксорубицин, метаболизируется с образованием идарубицинола, который в 15−200 раз активнее соответствующего метаболита доксорубицина.

Идарубицин обладает меньшей кардиотоксичностью по сравнению с доксорубицином, что связывают с тем, что железосодержащие комплексы идарубицина, в отличие от аналогичных комплексов доксорубицина, не генерируют гидроксильные радикалы, повреждающие кардиомиоциты. Весьма важно, что идарубицин подавляет экспрессию Р-гликопротеида — белка, ответственного за развитие множественной лекарственной устойчивости. Благодаря этому, идарубицин обладает свойствами модулятора множественной лекарственной устойчивости, что повышает его ценность как в комбинированной химиотерапии, так и в случаях, резистентных к другим цитостатикам.

Полусинтетическим аналогом доксорубицина является эпирубицин, полученный в 1975 г. также сотрудниками компании «Farmitalia», в связи с чем ему было дано название фармарубицин. Эпирубицин был отобран среди ряда производных доксорубицина, синтез которых производился в попытке найти вещество с более высоким терапевтическим индексом. Оказалось, к этому может вести очень небольшое изменение структуры молекулы доксорубицина — эпимеризация (противоположное пространственное расположение гидроксильной группы в 4-м положении аминосахара). Такая модификация молекулы, хотя и сопровождалась уменьшением аффинности к ДНК (способность связываться с молекулой ДНК), однако привела к более высокому внутриклеточному уровню активного вещества по сравнению с тем, что наблюдается при введении в эквивалентных дозах доксорубицина.

Эпирубицин оказался менее токсичным, чем доксорубицин; при его применении реже возникают рвота, стоматит, алопеция. Кардиотоксичность эпирубицина также существенно ниже, что позволило применять его в более высоких разовых и суммарных дозах.

Экспериментальное изучение эпирубицина было завершено в 1978 г., а клинические испытания начались в 1979 г. С начала 1980;х годов препарат используется в практической онкологии.

Эпирубицин имеет те же показания к применению, что и доксорубицин. В настоящее время эпирубицин заменяет доксорубицин во многих схемах комбинированной химиотерапии [9].