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抗肿瘤药物是指抗恶性肿瘤的药物，又称抗癌药，主要指直接杀灭肿瘤细胞而起作用的药物。
根据目前临床上使用的抗肿瘤药物的作用机理，可以大致将其分为四类：直接作用于DNA，破坏其结构和功能的药物：干扰DNA合成的药物；抗有丝分裂的药物；基于肿瘤生物学机制的药物。
1.直接作用于DNA的药物
(1)烷化剂类。从有机化学的角度看，烷化剂和DNA之间的反应。实质是亲核取代反应。烷化剂上有较好的离去集团。能在体内形成缺电子的活泼中间体或其他具有活泼亲电性集团的化合物，DNA中含有富电子的集团(如氨基、巯基、羟基、羧基、磷酸基等)，在和DNA反应时，烷化剂或通过生成正碳离子的途径与DNA发生SN2反应，或直接和DNA按SN1的方式进行烷基化，从而影响或破坏DNA的结构和功能，使DNA在细胞增殖过程中不能发挥作用。
(2)金属铂络合物。顺铂络合物进入肿瘤细胞后水解成水合物．该水合物在体内与DNA的两个鸟嘌呤碱基N7位络合成一个封闭的五元螯合环．从而破坏了两条多聚核苷酸链上嘌呤基和胞嘧啶之间的氢键．扰乱了DNA的正常双螺旋结构，使其局部变性失活而丧失复制能力。反式铂络合物则无此作用
(3)博来霉素类。博来霉素类抗肿瘤药物是一种天然存在的糖肽类抗肿瘤抗生素，它直接作用于肿瘤细胞的DNA，使DNA链断裂和裂解，最终导致肿瘤细胞死亡
2.干扰DNA合成的药物
作用机制：干扰DNA合成的药物又称为抗代谢抗肿瘤药物．通过抑制DNA合成中所需的叶酸、嘌呤、嘧啶及嘧啶核苷代谢途径，从而抑制肿瘤细胞的生存和复制，导致肿瘤细胞死亡。
药物分类：叶酸拮抗物、嘧啶拮抗物、嘌呤拮抗物
3.抗有丝分裂的药物
作用机制：药物干扰细胞周期的有丝分裂阶段(M期)，抑制细胞分裂和增殖。在有丝分裂的中期细胞质中形成纺锤体，复制后的染色体排列在中间的赤道板上，到有丝分裂的后期，这两套染色体靠纺锤体中的微管及马达蛋白的相互作用向两极的中心体移动 抗有丝分裂药物作用于细胞中的微管，从而阻止了染色体向两极中心体的移动，抑制肿瘤细胞的分裂和增殖。
有丝分裂抑制剂与微管蛋白有很强的亲和力，这些抑制剂大多数是从高等植物提取的天然产物及衍生物。
传统抗肿瘤药物都是通过影响DNA合成和细胞有丝分裂而发挥作用的，这些肿瘤药物的作用比较强，但缺乏选择性，毒副作用也比较大。人们希望能提高抗肿瘤药物的靶向性，高度选择地打击肿瘤细胞而不伤害正常组织。
随着生命科学学科的发展，有关肿瘤发生和发展的生物学机制逐渐被人们所认识。抗肿瘤药物的研究开始走向靶向合理药物设计的研究途径，产生了一些新的高选择性药物。
靶向药物。从抗肿瘤药物靶向治疗的角度看，可将其分为三个层次：
第一层次：把药物定向地输入到肿瘤发生的部位，如临床上已采用的介入治疗，这是器官水平的靶向治疗。亦称为被动靶向治疗
第二个层次：利用肿瘤细胞摄取或代谢等生物学上的特点，将药物定位到要杀伤的肿瘤细胞上，即细胞靶向．它带有主动定向的性质。如利用瘤细胞抗原性质的差异，制备单克隆抗体(单抗与毒素、核素或抗癌物的偶联物。定向地积聚在肿瘤细胞上．进行杀伤，效果较好。
第三个层次：分子靶向，利用瘤细胞与正常细胞之间分子生物学上的差异。包括基因、酶、信号传导、细胞周期、细胞融合、吞饮及代谢上的不同特性．将抗癌药定位到靶细胞的生物大分子或小分子上．抑制肿瘤细胞的生长增殖，最后使其死亡。
血管抑制剂药物的发展。肿瘤生长必须有足够的血液供应。在癌发展和转移的过程中新的血管生长是必要的条件。新的血管生成涉及到多种环节，例如在血管内皮基底膜降解时金属蛋白酶活性增加。血管内皮细胞增殖、重建新生血管及形成新的基底膜时有许多生长调节因子参与。包括纤维生成因子(FGF)、血管内皮细胞生长因子EGF)、血小板源性生长因子(PDGF)、血管生成素(Angiogenin)及转化生长因子(TGF)。它们能促进新生血管的生成．使DNA合成增加。另有一些调节因子能抑制血管内皮的生长，如血管抑素、内皮抑素、干扰素α和干扰素γ等。针对上述不同的环节及有关靶点，已研发出多种血管生成抑制剂，例如对金属蛋白酶有抑制作用的Marimastat，抑制血管内皮生长的内皮抑素Endostatin，抑制整合蛋白识别的Vitaxin抗体及非特异性抑制剂反应停等。此类新药进入临床试用的已有数十种，对多种肿瘤及肿瘤转移显示出治疗效果．它们与常用抗癌药合用时能提高疗效．但其确切疗效仍需临床验证的最后报告。
1.靶向抗肿瘤药物将继续不断发展
2.MDR(多药耐药)逆转剂
MDR(耐药性)是导致肿瘤化疗失败的最重要的原因．是肿瘤化疗的一大难点，因此寻找发展MDR(多药耐药)逆转剂是非常必要的，或者加用两种或更多种抗肿瘤靶向药物可能会进一步提高传统细胞毒化疗方案的抗肿瘤效果。
3.抗肿瘤转移药物
临床诊断的肿瘤患者大约有50％以上的已经发生了转移．而大部分癌症患者最后都死于转移，因此研究开发抗肿瘤转移药，如肿瘤转移多肽抑制剂、肿瘤细胞水解酶抑制剂也是必须的。吕彦恩等人通过对IL-2基因修饰的细胞毒T淋巴细胞抗肿瘤效应的研究得出如下结论：IL-2基因转染的CTL过继回输．可直接杀伤和诱导激活机体特异性抗肿瘤免疫反应．使体内抗肿瘤效果显著增强．有效抑制实验性肺转移瘤的生长目
4.基因治疗
2002年10月7日诺贝尔生理、医学奖授予的发现项目是：“细胞程序性死亡”是由基因控制的。这项发现使得人们认识到，随着基因导人系统、基因表达的可控性的深入研究以及更好更多的治疗基因的发现，人们可以通过导人野生型抑癌基因、自杀基因、抗耐药基因及反义寡核苷酸、肿瘤基因工程瘤菌等来治疗癌症。基因治疗将会成为综合治疗恶性肿瘤一种极为有效的方法。