Nek2作为一种丝氨酸/苏氨酸型激酶,通过对底物蛋白的磷酸化作用对有丝分裂中的染色体复制和纺锤体组装等过程起着重要调控作用。而有丝分裂失调将导致染色体不稳定和多倍体的产生,这也是肿瘤细胞的主要特征。Nek2过表达诱导染色体不稳定、肿瘤细胞的增值、转移恶化和耐药性的产生。因此,Nek2不仅可以作为耐药性和不良预后的一个新颖的生物标志物,同时也是一个非常重要的经过确切验证的可以用于肿瘤治疗的新靶标。然而Nek2抑制剂的设计和研究是一个极富挑战性的工作,目前,仅有几类小分子抑制剂的报道,它们只具有激酶及细胞活性,且细胞活性均比较低,尚没有体内抗肿瘤活性的抑制剂的报道。本论文为了进一步系统深入的研究Nek2的生物学功能,并推动Nek2作为一个肿瘤新靶标的研究,希望能够设计开发一类新颖高效,选择性好且具有良好体内外活性的Nek2抑制剂。为此,本论文绪论部分我们首先综述了Nek2激酶的发现、结构、亚型、生物学功能及与肿瘤的关系。然后通过对已经报道出来的小分子抑制剂的系统研究及构效关系(SAR)分析,找出Nek2抑制剂的设计的难点、共性和规律,为我们后续自主设计Nek2抑制剂提供指导和帮助。随后,我们通过运用生物电子等排体、基于片段药物设计(FBDD)和基于结构设计及分子拼合策略,同时结合计算机辅助药物设计等手段,设计并合成了一系列结构新颖的基于咪唑并[1,2-a]吡啶骨架的Nek2抑制剂,并进行了构效关系(SAR)研究。SAR研究表明其呈非线性关系,苄基芳环上的取代基及咪唑并[1,2-a]吡啶结构7-位上的取代基对活性有重要影响,同时,没有取代的酰胺对活性也有重要影响。SAR对我们将来提高Nek2抑制剂的活性,可以提供综合全面的指导。此外,我们对获得的高效Nek2抑制剂还进一步考察了其对细胞周期和细胞凋亡的影响,并进行了选择性、药代动力学(PK)和体内活性测试研究。其中,MBM-17(IC50=3.0nM)及MBM-55(IC50=1.0nM)是目前已知的Nek2活性最高的抑制剂。MBM-17及MBM-55能有效阻滞肿瘤细胞周期进程及促进多倍体的产生,同时可以量效的关系诱导细胞凋亡。化合物MBM-17和MBM-55的选择性也较好,PK数据也比较理想。MBM-17S和MBM-55S具有显著的体内活性且没有明显毒副作用。考虑到目前具有细胞活性的Nek2抑制剂非常少,本论文对Nek2抑制剂研究是一个较大的进展和突破,因此化合物MBM-17及MBM-55具有一定的用于肿瘤治疗的前景,同时作为良好的先导化合物,可以进一步用于临床前候选药物的研发。